人神经肽S受体结构功能和信号转导机制研究

发布时间：2019-10-10 18:13

【摘要】：人神经肽S (Neuropeptide S, NPS),一种含有20个氨基酸残基且N端为高度保守的丝氨酸的新型神经肽,近年来被确定为孤儿G蛋白偶联受体GPR154的内源性配体。该受体也因此被命名为NPSR。研究表明NPS及NPSR广泛分布于脊椎动物的脑组织中,参与多种神经功能的调节,是许多精神类疾病的有效靶点。研究表明,人NPSR是一个Gαs和Gαq双偶联的受体,一旦与配体结合可以激活cAMP/PKA和Ca2+/PKC信号通路。我们研究发现,与内源性配体NPS不同,缺乏C末端10个氨基酸残基的多肽NPS-(1-10)可以激活Ca2+/PKC信号通路,但激活cAMP/PKA信号通路的能力明显减弱,表明NPS-(1-10)是一个偏向性激动剂,可以选择性的稳定NPSR与Gαq偶联的构象。而两个多肽与受体的结合能力并没有差异,说明这种信号通路的偏向性并不是由于结合能力的改变而产生的。另外,我们发现NPS激活的ERK1/2磷酸化可以被PKA抑制剂H89所阻断,同时也会被Gαq蛋白抑制剂UBO-QIC作用,说明NPS介导的ERK1/2磷酸化同时受这两条信号通路的调控。而NPS-(1-10)同样可以激活ERK1/2的磷酸化,但NPS-(1-10)激活的ERK1/2磷酸化只能被UBO-QIC阻断而并不受H89的影响,这说明NPS-(1-10)主要是通过偶联Gαq蛋白激活ERK1/2的磷酸化,并没有涉及到Gαs蛋白。为了进一步解析NPS-(1-10)产生偏向性的机制,我们构建了NPS-(1-13)及其点突变类似物,结果显示,与NPS-(1-10)类似,第11位和第12位赖氨酸的突变体NPS-K11A和NPS-K12A会选择性激活Gαq依赖的信号通路,而NPS-(1-13)及第13位苏氨酸的突变体NPS-T13A则依然平衡地激活Gαs和Gαq依赖的信号通路。同时,NPS-K11A和NPS-K12A介导的ERK1/2磷酸化仅受UBO-QIC影响,而NPS-(1-13)和NPS-T13A介导的ERK1/2磷酸化则同时受H89和UBO-QIC影响。这说明第11位和第12位赖氨酸的突变会影响NPSR和Gαs蛋白的偶联,在信号通路偏向性中扮演重要角色。我们还对九个NPSR的天然突变体进行功能分析,研究发现,不同于前人报道,NPSR-N107I的膜表达量以及与配体的亲和力均比野生型有显著提升,下游信号通路也明显增强。而NPSR-S241R以及NPSR-Q344R两个位点的突变并未明显改变下游的信号通路。NPSR-R122Q、NPSR-S143G以及NPSR-I315T三个突变体激活胞内Ca2+反应的能力几乎丧失,但可以一定程度的激活Gαs依赖的信号通路。NPSR-T212I可以同时显著地激活两条信号通路,但表现出Gαq依赖信号通路的偏向性。NPSR-D94V以及NPSR-C197F两个位点的突变会导致受体功能的完全缺失。这些结果表明不同位点的突变会引起受体不同的表型差异,从而与NPSR相关的疾病形成关联。总之,我们的研究发现了NPS-(1-10)是NPSR的偏向性激动剂,而NPS的第11位和第12位赖氨酸对Gαs依赖信号通路的激活起到了关键作用；并通过对NPSR天然突变体功能活性的分析,为进一步阐明NPSR的结构功能和信号转导机制奠定了基础,也为今后以NPSR为靶点研发疗效好、副作用小的新颖药物提供了理论基础。
【图文】：

１．２邋Ｇ蛋白偶联受体的信号卷导机制逡逑当胞外信号分子即配体与ＧＰＣＲｓ结合后，会改变受体的构象，使其活化进逡逑而与细胞体内的Ｇ蛋白进行偶联（图１．２）。屯十年代末期，，扣Ｉｍａｎ等通过监测逡逑ＧＴＰ邋Ｗ及对测定激活腺昔酸环化酶的最小区域发现能激活腺昔酸环化酶的底物逡逑是一种能受ＧＴＰ谓控的蛋白质，即Ｇ蛋白［５］。随后，在八十年代初期，Ｇｉｌｍａｎ逡逑实验室首次分离并纯化获得了第一个Ｇ蛋白：Ｇｏｓ蛋白，他们发现该蛋白能巧附逡逑于细胞膜表面，当肾上腺素与受体结合是该蛋白可作用于腺昔酸环化酶剌激细胞逡逑体内ＣＡＭＰ的累积，从而引起一系列化学反应［６］。随着研究的深入，人们逐渐逡逑发现Ｇ蛋白包含有ａｐＹ＝个亚基，每一个亚基又具有多种亚型，显然，正是由逡逑于这些亚型的存在保证了邋Ｇ蛋白种类的多样性，使其能行驶多种功能。通常，逡逑２逡逑

（ＳＦＲＮＧＶＧＴＧＭＫＫＴＳＦＱＲＡＫＳ，ｈｕｍａｎ），在人体内主要由一段含有８９个氨基逡逑酸前体剪接而成。通过在不同物种中的序列比对发现，神经化Ｓ的Ｎ端极度保逡逑守，均为丝氨酸（ｓｅｒｉｎｅ，邋Ｓ）（图１．２），因此该神经多肤被命名为神经肤Ｓ［１９，邋２０］。逡逑４逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q51

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本文编号：2547272