Nature：G蛋白偶联受体的结构保守性

SMO受体（smoothened receptor）是hedgehog信号通路中的关键信号传导子，属于F类G蛋白偶联受体。Scripps研究所TSRI的科学家们，解析了人类SMO受体结合小分子拮抗剂时的跨膜区域，获得了高分辨率的晶体结构。文章发表在本周的Nature杂志上。

　　

生物通报道：SMO受体（smoothened receptor）是hedgehog信号通路中的关键信号传导子，属于F类G蛋白偶联受体。SMO受体负责维系胚胎的正常发育，该蛋白的异常与癌症有关。

Scripps研究所TSRI的科学家们，解析了人类SMO受体结合小分子拮抗剂时的跨膜区域，获得了高分辨率的晶体结构。他们发现，SMO受体具有结构保守性（structural conservation）。结构保守性是指分子的序列不同，但结构保持一致的现象。这项研究发表在本周的Nature杂志上。

G蛋白偶联受体是药物研发的重要靶标，这项研究显示，GPCR家族可能属于一个更大的跨膜蛋白群体。“我们可能需要修改对GPCR家族的分类，”文章的资深作者，TSRI教授Raymond Stevens说。“将类似蛋白归于7-跨膜受体，能够在结构和功能上，更好的反映GPCR家族成员的属性。”

不同的基因，同样的结构

在这项研究中，TSRI团队获得了SMO受体的高分辨率结构，这是首次发表的非A类GPCR结构（A类GPCR也被称为视紫红质样GPCR）。研究显示，SMO受体的分子结构与传统A类GPCR几乎一模一样，尽管它们之间几乎不存在序列相似性。

一般而言，蛋白序列的差异较大，那么它们的结构也不会相同，文章的第一作者TSRI 的Chong Wang说。“这两类受体差异很大，序列一致性还不到10%，但它们都具有相同的七次跨膜螺旋。”

药物设计的潜在靶标

SMO受体是药物设计的潜在靶标，它对于哺乳动物发育早期的正确生长很重要。如果SMO受体的活性存在缺陷，动物就会在子宫内出现严重的畸形。1957年人们发现，如果羊食用了含环巴胺cyclopamine的植物，其后代会出现独眼畸形。2000年，斯坦福大学的研究者Philip Beachy和Matthew Scott在Nature上发表文章指出，环巴胺抑制的是SMO受体。

成年后机体对SMO受体的需求减少，该蛋白的活性减弱。而SMO受体的异常活性，会促进癌症发展和肿瘤生长。SMO受体的抑制剂，可以被用来削弱一种常见的皮肤癌，基底细胞癌。

“人类SMO受体与化合物结合时的结构，将帮助我们了解该受体在癌症和正常胚胎发育中的作用，”NIH的Jean Chin博士说。“此外，将SMO受体与传统GPCR的结构加以比较，可以为人们提供更多有价值的信息。”SMO受体的晶体结构，可以帮助研究者们开发新分子，来治疗癌症和其他疾病。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Structure of the human smoothened receptor bound to an antitumor agent

The smoothened (SMO) receptor, a key signal transducer in the hedgehog signalling pathway, is responsible for the maintenance of normal embryonic development and is implicated in carcinogenesis. It is classified as a class frizzled (class F) G-protein-coupled receptor (GPCR), although the canonical hedgehog signalling pathway involves the GLI transcription factors and the sequence similarity with class A GPCRs is less than 10%. Here we report the crystal structure of the transmembrane domain of the human SMO receptor bound to the small-molecule antagonist LY2940680 at 2.5 Å resolution. Although the SMO receptor shares the seven-transmembrane helical fold, most of the conserved motifs for class A GPCRs are absent, and the structure reveals an unusually complex arrangement of long extracellular loops stabilized by four disulphide bonds. The ligand binds at the extracellular end of the seven-transmembrane-helix bundle and forms extensive contacts with the loops.