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GPCRs 的熱穩 定技術

更新時間:2019-03-11瀏覽:950次

技術 | 太上老君的煉丹爐:GPCRs 的熱穩 定技術 

作者:毛博 (需要資料圖聯系超博小凌)

 

*,G-蛋白偶聯受體(G-protein-coupled receptorsGPCRs)是生物學和醫學上非常重 要的膜蛋白,目前已經有 15 GPCRs 的結構得以確定。但是,GPCRs 的結構非常不穩定;

GPCRs 的序列非常難以測定,這就造成了研究的困難和瓶頸。如何精確快速地測定 GPCRs 結構及其氨基酸序列一直是該領域研究的熱點和焦點。為了解決這一難題,科學家們開發出 來一種全新的技術——熱穩定技術(thermostabilisation)。就象太上老君的煉丹爐一樣,通過 測定和改變 GPCRs 的熱穩定性來決定其結構和序列,調節其功能。Cell 的一篇綜述《A crystal clear solution for determining G-protein-coupled receptorstructures》就詳細解釋和闡述了這一 Zui新的技術。 

什么是 thermostabilisation 技術? 

*,蛋白質的熱穩定性是由它的氨基酸序列所決定的。但是,即使是氨基酸序列高度

相似的蛋白質,如果來自不同的有機體,它們的熱穩定性也可能*不同。例如,來自火雞的

β1AR 與來自人類的 β1AR 的氨基酸序列有 76%是*一致的,但是它們的熱穩定性卻*

不同。甚至,DNA 的點突變也可以增加蛋白質的穩定性,比如 KcsAM13DGK 位置的點突

變。因此,GPCRs thermostabilisation 技術的原理就是通過測量 GPCRs 的熱穩定性來反推

其氨基酸序列。 

理論上,任何的熱穩定性分析技術都可以使用,但是放射性配體結合試驗因為其有著非常高

的產量和靈敏度等顯著優點,成為測量 GPCRs 的熱穩定性的NO1選方法。目前,這一技術已經

被成功地用于大腸桿菌(Escherichia coli)表面 GPCRs 的熱穩定性的測量。 

Thermostabilisation 技術用于 GPCRs 結構研究 

目前,thermostabilisation 技術已經成功地應用于 3 種人類 GPCPs。它們是 β1AR ,A2AR 以及

神經降壓素受體。通過 thermostabilisation 技術不僅能夠反推蛋白質的氨基酸序列,還可以

增加蛋白質的熱穩定性。目前,β1AR A2AR 的熱穩定性已經可以分別提高 8 14

這極大地增加了 β1AR A2AR 的穩定性,為研究和確定其序列和結構提供了基礎。 

Thermostabilisation 技術還可以將 GPCPs 的熱穩定性較高的突變體結合和串聯起來,從而生

成熱穩定性更高的 GPCPs。如下圖所示,A2AR 有三種熱穩定性較高的突變體:GL0GL10

GL23。通過 thermostabilisation 技術將其串聯起來,生成了熱穩定性很高的新突變體:

A2AR-GL26。其熱穩定性遠遠高于野生型 A2ARWT)。 

Thermostabilisation 技術用于藥物研發 

任何改變GPCPs熱穩定性的技術都將改變其藥理學性質,thermostabilisation技術也不例外。

在熱穩定性增加之后,GPCPs 與配體的結合力將會發生改變。例如,A2AR 的熱穩定性增加

了之后,其與 ZM241385CGS15943SCH58621 的結合力顯著性增加。如下圖所示,A2AR

GL26 的結合力遠遠大于 A2AR-GL23;而 A2AR-GL23 又遠遠大于 A2AR-GL0 

因此,可以通過改變 GPCPs 的熱穩定性,調節其與配體的結合能力。在需要增加結合能力的

時候,有意識地增加其熱穩定性;而在需要減弱其結合能力的時候,有意識地降低其熱穩定

性,從而達到改變其藥理學性質的目的。 

G-蛋白偶聯受體(G-protein-coupled receptorsGPCRs)是生物學和醫學上非常重要的膜蛋白,

但是,由于其結構的不穩定性,造成了研究的困難。熱穩定技術(thermostabilisation)一方面

通過測定 GPCRs 的熱穩定性來反推其結構和序列,另一方面,可以直接改變 GPCRs 的熱穩

定性來改變其藥理學性質。熱穩定技術(thermostabilisation)在藥物開發、基礎研究以及臨床

治療方面正在得到越來越廣泛的應用。 

參考文獻 

A crystal clear solution fordetermining G-protein-coupled receptor structures 

 

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