生長激素釋放激素受體（Growth hormone-releasing hormone receptor, GHRHR）屬于B類G蛋白偶聯(lián)受體，在細胞增殖、生長激素合成與分泌等方面發(fā)揮重要作用。結合內源性配體生長激素釋放激素（GHRH）后，GHRHR主要通過激活cAMP信號通路而產生生理效應。前人早在1960年就發(fā)現下丘腦損傷會使垂體減少分泌生長激素（GH）進而減緩生長，表明下丘腦存在刺激GH釋放的激素即GHRH。由于后者在下丘腦存留時間短暫且有生長抑制素的干擾，分離提純極為困難，直到1982年才在人胰腺腫瘤中成功獲得。1993年，人源GHRHR的cDNA在肢端肥大癥患者的垂體腫瘤中首次被克隆。由于在生長發(fā)育中所起的關鍵作用，GHRHR的基因突變會導致生長發(fā)育障礙，是特發(fā)性生長激素缺乏癥（Isolated growth hormone deficiency, IGHD）的病因之一。除了調節(jié)生長外，GHRHR的激活還能改善艾滋病患者的脂肪代謝障礙，減少腹部脂肪堆積。近期的多個研究顯示GHRHR及其剪接變異體（Splice variant）與多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展相關，目前已有數個GHRH多肽類似物如舍莫瑞林（Sermorelin）和替莫瑞林（Tesamorelin）上市。 為了增強GHRHR與Gs蛋白的組裝效率，研究人員創(chuàng)新地采用NanoBiT系連技術分別在GHRHR和Gs蛋白上引入LgBiT和HiBiT以增加蛋白之間的相互作用，提高復合物的穩(wěn)定性，最終獲得分辨率高達2.6 埃的三維結構（圖1）。該項研究揭示了除第4跨膜螺旋（Transmembrane helix 4, TM4）外，其他跨膜螺旋和所有胞外側環(huán)（Extracellular loop, ECL）與GHRH和GHRHR形成廣泛和復雜的相互作用，并被受體點突變實驗所證實。值得注意的是，盡管GHRH與胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）和長效甲狀旁腺激素（LA-PTH）都采用螺旋構型插入受體跨膜域的結合口袋，但GHRH氨基端首個殘基的側鏈取向尤為特別，提示受體－配體選擇性結合的精細調控模式。 
在此基礎上，研究人員應用信號轉導通路實驗（cAMP 水平和β-arrestin 2招募）分析了25個與IGHD相關的致病錯義突變，并對其中4個代表性突變（D60G、R94Q、S140P和R357C）進行了分子動力學模擬，發(fā)現它們至少通過三種機制影響GHRHR的功能而致病：1）破壞胞外域以削弱其同GHRH的結合能力，如D60G（即“小老鼠”―Little mouse表型的致病突變)和R94Q；2）破壞受體跨膜域與配體或Gs蛋白的結合，如R357C；3）破壞跨膜信號轉導，如S140P。上述成果增進了對B 類G蛋白偶聯(lián)受體相關性疾病發(fā)生機制的認識。 該研究成果于2020年10月15日在Nature Communications期刊在線發(fā)表了題為“Structural basis for activation of the growth hormone-releasing hormone receptor”的研究論文,首次報道了人源GHRHR與GHRH和Gs蛋白復合物的高分辨率冷凍電鏡結構，揭示了GHRHR的配體識別、信號激活及疾病發(fā)生的分子機制，為相關新藥的研發(fā)奠定了堅實的基礎。上海藥物所博士后周富來、浙江大學基礎醫(yī)學院博士研究生生張會冰、復旦大學藥學院博士研究生生叢朝彤、上海藥物所副研究員趙麗華（第八批會員）和上�？萍即髮W研究助理教授周慶同是該論文的共同第一作者。上海藥物所/復旦大學王明偉講座教授、浙江大學張巖研究員、上海藥物所徐華強研究員和楊德華研究員為該論文的共同通訊作者。該研究工作的第一完成單位是上海藥物所，先后獲得了國家自然科學基金委員會、國家科學技術部、上海市科學技術委員會、中科院青年創(chuàng)新促進會項目和中國科學院先導專項等的經費資助。 原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-18945-0
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