G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）是一個備受矚目的蛋白大家族，這些蛋白位于細(xì)胞膜中，負(fù)責(zé)將激素和神經(jīng)遞質(zhì)等外部信號傳入細(xì)胞，觸發(fā)一系列的生化反應(yīng)。GPCR與人類健康密切相關(guān)，據(jù)統(tǒng)計約有30%的現(xiàn)代藥物都以這類蛋白為靶標(biāo)。正因為這類蛋白非常重要，GPCR的相關(guān)研究獲得了2012年的諾貝爾化學(xué)獎。

雖然人們已經(jīng)破解了許多GPCR的分子結(jié)構(gòu)，但還不清楚它們是如何傳遞信號的。本期Nature雜志發(fā)表的一項研究闡明了GPCR與藥物結(jié)合時發(fā)生的結(jié)構(gòu)改變，以及這種結(jié)構(gòu)改變將信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)的具體機制。

Basel大學(xué)的Stephan Grzesiek領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊通過核磁共振（NMR）深入研究了β1腎上腺素能受體（β1-adrenergic receptor）。他們分析了這種受體對多種藥物的應(yīng)答，空前詳細(xì)地描述了GPCR的作用機制。

β1腎上腺素能受體鑲嵌在心肌細(xì)胞膜中，可將細(xì)胞外信號分子的結(jié)合轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)蛋白的激活。舉例來說，去甲腎上腺素通過這一途徑誘導(dǎo)細(xì)胞中的信號級聯(lián)，最終提高心率和血壓。而β受體阻滯劑（beta-blocker）能阻止去甲腎上腺素的結(jié)合，并由此降低心率。

“我們觀察了這種受體如何識別配體，解讀其化學(xué)結(jié)構(gòu)，并通過改變自身結(jié)構(gòu)將信息傳遞到細(xì)胞內(nèi)部。β1腎上腺素能受體的這種作用機制也同樣適用于整個GPCR家族，”文章第一作者Shin Isogai說。

這項研究還指出，NMR可以揭示藥物與GPCR的結(jié)合強度，及其觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)應(yīng)答的效力。這一技術(shù)有望幫助人們進(jìn)行藥物篩選和藥物研發(fā)。

2013年05月Scripps研究所TSRI的科學(xué)家們在Nature雜志上發(fā)表文章，解析了人類SMO受體結(jié)合小分子拮抗劑時的跨膜區(qū)域，獲得了高分辨率的晶體結(jié)構(gòu)。SMO受體是hedgehog信號通路中的關(guān)鍵信號傳導(dǎo)子，屬于F類G蛋白偶聯(lián)受體。SMO受體負(fù)責(zé)維系胚胎的正常發(fā)育，該蛋白的異常與癌癥有關(guān)。

2013年12月Science雜志發(fā)表的一項研究，揭示了一種重要G蛋白偶聯(lián)受體在天然條件下的3D結(jié)構(gòu)。研究人員利用目前最強力的X射線激光器，對人類的5-羥色胺受體進(jìn)行了研究，該蛋白與學(xué)習(xí)、情緒和睡眠有關(guān)，是肥胖、抑郁和偏頭痛藥物的靶標(biāo)。為了模擬細(xì)胞環(huán)境，科學(xué)家們在脂肪凝膠中制備該受體的結(jié)晶。

斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Brian Kobilka教授因為G蛋白偶聯(lián)受體研究與Robert Lefkowitz分享了2012年的諾貝爾化學(xué)獎。Kobilka教授在G蛋白偶聯(lián)受體研究領(lǐng)域做出了卓越的貢獻(xiàn)，促成了許多新藥物的研發(fā)。他2014年的林道諾貝爾獎得主大會上，與青年學(xué)者們分享了自己三十年專攻一個問題的經(jīng)歷。