GPCR-這是您最近才聽到的縮寫，直到2012年諾貝爾獎化學意識到這一重要的蛋白質家族的開創性工作。
這些蛋白質，G蛋白偶聯受體幾乎可以控制每個身體過程。科學家估計，您的細胞膜中約有800種不同類型。有些正在感應分子，讓您看到，聞到和味道；其他人在喝了幾杯咖啡後給您帶來的提升，讓您在衝突期間撤退或幫助抗擊感染。 GPCR也與從哮喘到精神分裂症的疾病有關，它們是銷售藥物的三分之一以上，包括過敏和心臟藥物和抗抑鬱藥。
然而，GPCR的結構 - 了解它們的工作方式和設計更有效的藥物的關鍵 - 仍然相對隱藏。由美國國立衛生研究院資助的研究人員使我們對其中的一些人進行了窺視，這些科學家所開發的改進方法可以在不久的將來揭示更多的結構。
結構線索
世界各地的實驗室多年來一直在嘗試獲得人類GPCR的詳細圖像，因為蛋白質原子的精確，三維佈置提供了有關蛋白質如何與體內天然伴侶分子或藥物分子相互作用的重要細節。但是，包括GPCR在內的膜蛋白的結構很難確定，因為它們很難理解。
一個挑戰是，當不錨定在本地細胞膜內時，GPCR非常脆弱和脆弱。這使得它們很難哄騙它們形成晶體，以便可以通過X射線晶體學確定其結構。
目前，我們知道所有人類GPCR的1％的結構，研究人員正在使用兩種關鍵方法來生成和研究更多。斯坦福大學的布萊恩·科比爾卡（Brian Kobilka）因其在GPCR上的工作而獲得了2012年諾貝爾獎，他是專注於特定GPCR的科學家之一，以更好地了解它們的功能和與其他分子（包括藥物）的功能和互動。其他科學家，例如斯克里普斯研究所的雷蒙德·史蒂文斯（Raymond Stevens），正在採用一種補充方法來獲取代表GPCR家族樹的每個主要分支的結構。了解一個成員可以使科學家能夠計算其他成員。
GPCR畫廊
以下是史蒂文斯集團及其合作者，包括Kobilka和世界其他科學家在內的一些關鍵結構，使用家譜方法解決了：
- 人GPCR的第一個高分辨率結構，分子“戰鬥或飛行”開關稱為β2腎上腺素能受體。
- A2A腺苷受體，有時稱為“咖啡因受體”。我們的身體感知並對咖啡因的反應就像它們對香水，光線和其他刺激的方式一樣。對此GPCR分子進行調整使其從單元的外部環境發送信號到其內部。
- CXCR4趨化因子受體通常有助於激活免疫系統並刺激細胞運動。但是，當激活受體的信號無法適當調節時，CXCR4會刺激癌細胞的生長和擴散。迄今為止，CXCR4已與20多種類型的癌症有關。
- D3多巴胺受體在中樞神經系統中起著至關重要的作用，影響了我們的運動，認知和情感。
- H1組胺受體在免疫系統如何對花粉，食物和寵物產生過敏反應中發揮作用。許多過敏藥物通過阻止這種類型的GPCR的作用來起作用。
- Kappa阿片受體，一種腦細胞表面上的蛋白質，在娛樂以及疼痛，成癮，抑鬱，精神病和相關疾病中都參與其中。從麻醉劑到海洛因的數十種法律和非法藥物通過針對這些受體起作用。
技術突破
改變遊戲規則的技術突破是什麼使確定這些結構成為可能的？
史蒂文斯說：“我總是問這個問題，答案是，不僅有一個突破，世界各地的幾個不同的調查員大約有15個獨立的發展，每個開發人員彼此結合在一起，而且很長一段時間後，他們聚集在一起。”
其中一些突破提高了研究人員生產和淨化GPCR的能力，足以結晶。其他突破性旨在穩定GPCR，使其更加結晶並保持特定的結構構象。科學家繼續改善其他方法，包括對已知GPCR結構進行建模新的GPCR結構的能力。
這些事態發展對進一步的GPCR有很大影響，它們應導致對生物過程的新見解，並有助於藥物發現的進步。
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這篇內在的生活科學文章是由與生活協會合作的國家一般醫學科學研究所，一部分國立衛生研究院。
