引言
1月30日在《細胞研究》(Cell Research)雜誌上發表了一項具有里程碑意義的研究，報道了對孤兒G蛋白偶聯受體GPR3的內源性激動劑的結構和功能特徵的揭示。GPR3是一種廣泛表達於大腦區域（包括下丘腦、海馬體和皮層）以及肝臟和卵巢等周圍組織中的A類孤兒G蛋白偶聯受體(GPCR)。此前的研究強調了GPR3在調控多種生理功能中的關鍵作用，如神經突觸/神經元存活、神經病理性疼痛和卵母細胞成熟。
GPR3與的關聯
阿爾茨海默病(AD)小鼠模型的體內研究表明GPR3可以調節γ-分泌酶的活性，並介導澱粉樣前體蛋白(APP)的澱粉樣蛋白質水解。這一發現將GPR3定位為治療AD的潛在治療靶點。
GPR3的結構和功能特性
GPR3被描述為透過與異源三聚體Gs蛋白偶聯來構成性地啟用腺苷酸環化酶。它的構成性活性與自啟用的孤兒受體GPR52相似，超過其他Gs偶聯受體，如β2AR。研究發現，GPR3的高內在活性在響應寒冷誘導的脂肪分解中調節脂肪熱產生中起著關鍵作用。
GPR3內源激動劑的結構和功能特徵化（Credit: Cell research）
OEA與GPR3的結合
研究人員透過冷凍電鏡(Cryo-EM)技術的幫助，揭示了在GPR3的正交位口中繫結的脂質樣分子。此後，透過一系列實驗，包括體外GTP轉換試驗和基於細胞的訊號傳導試驗，識別出油酸乙醇胺(OEA)作為GPR3的潛在內源性激動劑。OEA在GTP轉換試驗中表現出顯著的刺激效應，並且被先前報道的GPR3反向激動劑AF64394所拮抗。
OEA的作用機理
接著，研究者們透過質譜(MS)分析，進一步證實了OEA作為GPR3內源性激動劑的可能性。他們還透過分子動力學(MD)模擬研究了OEA與GPR3的結合模式，並觀察到OEA在模擬時間內保持相對穩定的構象。這些結果與OEA與GPR3相對弱的相互作用相符。
GPR3的啟用機制和訊號傳導
此外，研究團隊還進行了基於Cryo-EM結構的MD模擬，以洞察GPR3在激動劑結合和G蛋白偶聯時的構象轉變。這些發現為揭示GPR3的訊號傳導機制提供了關鍵的結構基礎，併為未來基於結構的GPR3小分子藥物的發現提供了寶貴的模板。
研究中獲得的3D冷凍電鏡密度圖已儲存在電子顯微鏡資料庫中(Electron Microscopy Data Bank)，存取碼為EMD-38015。OEA結合的GPR3–Gs–scFV16複合體的原子模型已儲存在蛋白質資料庫中(Protein Data Bank)，存取碼為8X2K。
https://www.nature.com/articles/s41422-023-00919-8
責編|探索君
排版|探索君
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