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GPCRs 的熱穩 定技術

更新時間:2019-03-11瀏覽(lan):972次(ci)

技術 | 太上老君的煉丹爐:GPCRs 的(de)熱穩 定技術 

作者:毛(mao)博 (需要資料圖聯系超博小凌)

 

*,G-蛋白(bai)偶聯受(shou)體(ti)(G-protein-coupled receptorsGPCRs)是(shi)生(sheng)物學和醫(yi)學上非常重 要的(de)膜蛋白,目(mu)前已(yi)經有 15 GPCRs 的結構(gou)得以確定(ding)。但是,GPCRs 的結構非常不穩定(ding);

GPCRs 的序列(lie)非(fei)常難以測定,這就(jiu)造(zao)成(cheng)了(le)研究的困難和(he)瓶頸。如何(he)精確快速地測定 GPCRs 的(de) 結構及其氨基酸序列一(yi)直是該領域研究(jiu)的熱(re)點(dian)和焦點(dian)。為了解(jie)決這一(yi)難題,科(ke)學家們開(kai)發出(chu) 來一種(zhong)全新的技術——熱穩定(ding)技術(thermostabilisation)。就象太上老君的煉丹(dan)爐一樣,通過 測定(ding)和改變 GPCRs 的熱穩(wen)定性來(lai)決定其結構和序列(lie),調節其功(gong)能。Cell 的一篇(pian)綜述(shu)《A crystal clear solution for determining G-protein-coupled receptorstructures》就(jiu)詳細解(jie)釋和闡述了這一(yi) Zui新(xin)的技(ji)術。 

什么是 thermostabilisation 技術? 

*,蛋白(bai)質(zhi)的(de)熱穩定性是(shi)由它(ta)的(de)氨基酸序(xu)(xu)列所決(jue)定的(de)。但是(shi),即使是(shi)氨基酸序(xu)(xu)列高(gao)度

相似(si)的蛋白(bai)質,如(ru)果(guo)來自不(bu)同的有(you)機(ji)體,它們的熱穩(wen)定性(xing)也(ye)可(ke)能*不(bu)同。例(li)如(ru),來自火(huo)雞的

β1AR 與來自人(ren)類的(de) β1AR 的(de)氨基酸(suan)序列有(you) 76%是*一(yi)致的(de),但是它們(men)的(de)熱穩定性卻*

不同(tong)。甚至,DNA 的點突變也(ye)可以(yi)增加蛋白(bai)質的穩定(ding)性,比如 KcsAM13DGK 位置的點突(tu)

變。因(yin)此(ci),GPCRs thermostabilisation 技(ji)術的原理就是通過測量 GPCRs 的熱穩定性來(lai)反推

其(qi)氨基酸(suan)序列。 

理論上,任何(he)的(de)熱穩定(ding)性分析技術都可以使(shi)用,但是(shi)放射性配(pei)體結合試驗因為其(qi)有著非常高

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

被成(cheng)功地(di)用于(yu)大腸桿菌(Escherichia coli)表面 GPCRs 的(de)(de)熱(re)穩定(ding)性的(de)(de)測量(liang)。 

Thermostabilisation 技術用于 GPCRs 結(jie)構(gou)研究 

目前(qian),thermostabilisation 技術已經成功地應用于 3 種人類 GPCPs。它(ta)們是 β1AR ,A2AR 以及

神經降壓素受(shou)體。通過 thermostabilisation 技術不僅能夠反推蛋白質的氨基酸序列,還可(ke)以(yi)

增加蛋白質(zhi)的(de)熱穩定(ding)性。目(mu)前,β1AR A2AR 的熱穩定性已經可以分別(bie)提高 8 14

這極大地增(zeng)加了(le) β1AR A2AR 的穩定性,為研(yan)究和確定其序(xu)列和結(jie)構提供了基礎。 

Thermostabilisation 技(ji)術還(huan)可(ke)以將 GPCPs 的(de)(de)熱穩定性較高(gao)的(de)(de)突變體結合和串聯起來,從而生

成熱穩定性更高的 GPCPs。如下(xia)圖(tu)所示(shi),A2AR 有三種熱穩定性較高的突變體:GL0GL10

GL23。通過 thermostabilisation 技術(shu)將其串聯起(qi)來,生成了熱穩定性很(hen)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(yong)于藥物研發(fa) 

任何(he)改(gai)變(bian)GPCPs熱穩(wen)定(ding)性的技(ji)術都(dou)將改(gai)變其藥理學(xue)性質,thermostabilisation技術也不例外。

在熱(re)穩定性(xing)增加之后,GPCPs 與配體的結(jie)合(he)力將會發生(sheng)改變。例如,A2AR 的熱穩(wen)定性增加(jia)

了之后,其與 ZM241385CGS15943SCH58621 的結合力顯著性增(zeng)加。如下圖所示,A2AR

GL26 的結合力遠遠大于 A2AR-GL23;而 A2AR-GL23 又遠(yuan)遠(yuan)大于 A2AR-GL0 

因此,可以通過(guo)改變 GPCPs 的熱穩定(ding)性,調(diao)節(jie)其與配體(ti)的結合能力。在需要增加(jia)結合能力的

時(shi)候,有意識地(di)增加其(qi)熱穩定性;而在需要減(jian)弱其(qi)結合(he)能力的時(shi)候,有意識地(di)降低其(qi)熱穩定

性(xing),從而達(da)到改(gai)變其藥理學性(xing)質的(de)目(mu)的(de)。 

G-蛋白偶聯受體(G-protein-coupled receptorsGPCRs)是生(sheng)物學(xue)(xue)和醫學(xue)(xue)上非常重要的膜(mo)蛋白,

但是(shi),由于其(qi)結構的不穩定性,造成了(le)研究的困難。熱穩定技術(thermostabilisation)一(yi)方面

通過測(ce)定(ding) GPCRs 的熱穩(wen)定性(xing)來(lai)反(fan)推其(qi)結構和序(xu)列,另一(yi)方(fang)面,可(ke)以直接(jie)改變(bian) GPCRs 的熱穩

定性來改變(bian)其藥理學性質(zhi)。熱穩定技術(thermostabilisation)在藥物開發(fa)、基礎研究(jiu)以(yi)及臨床

治療(liao)方面正在得(de)到越(yue)來(lai)越(yue)廣泛的應用。 

參考文獻(xian) 

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

 

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