编辑推荐：
在 G 蛋白偶联受体（GPCRs）研究领域，阿片受体作为重要治疗靶点，其拮抗作用机制尚不明晰。研究人员针对 κ- 阿片受体（KOR）展开研究，发现特定 KOR 反向激动剂可通过 KOR-Gi蛋白复合物发挥作用，这挑战了经典模型，为 GPCR 药理学提供新视角。
在生命科学的神秘领域中，G 蛋白偶联受体（GPCRs）一直是众多科研人员关注的焦点。它作为超过三分之一治疗药物的作用靶点，在人体生理活动调节中扮演着关键角色。阿片受体作为 GPCRs 家族的重要成员，包含 μ（MOR）、κ（KOR）、δ（DOR）和孤啡肽（NOR）四种亚型，对人体疼痛和行为的调控至关重要。其中，合成阿片类药物虽能有效镇痛，但面临滥用风险和致命副作用，这使得寻找更安全有效的药物成为当务之急。KOR 作为潜在的治疗靶点，在治疗可卡因戒断、神经精神疾病和难治性抑郁症等方面展现出希望，然而，我们对阿片受体拮抗作用的分子基础却知之甚少。
为了深入探究这一谜题，美国南加州大学（University of Southern California）等机构的研究人员开展了一系列研究。他们致力于揭示 κ- 阿片受体反向激动作用的分子机制，最终发现某些 κ- 阿片受体反向激动剂能够通过 KOR-Gi蛋白复合物发挥作用，并且解析了相关复合物的结构。这一发现挑战了传统的受体拮抗模型，为 GPCR 药理学研究开辟了新的方向，对开发更精准有效的治疗药物具有重要意义。该研究成果发表在《Nature Chemical Biology》杂志上。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。在功能检测方面，通过环磷酸腺苷（cAMP）生物传感器检测（GloSensor）和时间分辨荧光能量转移（TRUPATH）检测系统，监测 KOR 的基底活性和反向激动剂的效果；利用基于生物发光共振能量转移（BRET）的实验，研究受体 - G 蛋白复合物的状态。在结构分析方面，采用冷冻电镜（cryo - EM）技术，解析 KOR - Gi蛋白复合物的结构。此外，还进行了放射性配体结合实验，研究反向激动剂在天然组织中的作用。
研究结果如下：
- KOR 的基底活性及其在反向激动中的作用：研究人员利用 cAMP 生物传感器检测，证实了 KOR 具有基底活性，且 JDTic、norBNI 和 GB18 等配体具有反向激动剂功效。即使在高亲和力反向激动剂存在的情况下，KOR 仍保留较高水平的基底活性。同时发现，增加 KOR 表达量与基底活性呈正相关。
- 反向激动对可用 G 蛋白池的影响：通过 BRET 实验，以 5 - HT1AR 作为报告受体，研究发现 KOR 的激动剂会降低 5 - HT 在报告受体上的亲和力，减少可用 G 蛋白异源三聚体的数量；而反向激动剂从 KOR 释放异源三聚体 G 蛋白的量极少，且无法达到无 KOR 时的水平。
- 反向激动剂与 KOR 的结合：一系列 BRET 实验表明，反向激动剂能够与游离 G 蛋白的 KOR 和与 G 蛋白偶联的 KOR 结合。实验中通过改变实验条件，如去除核苷酸、增加 GDPβS 或 Na+浓度等，发现部分反向激动剂与不同状态 KOR 的结合不受影响。
- 反向激动剂与 KOR - G 复合物在天然组织中的结合：放射性配体结合实验证实，[3H] JDTic 能够与天然组织中与 G 蛋白偶联的 KOR 结合。实验在不同条件下进行，发现 GDPβS 和 Na+会影响 [3H] JDTic 的结合。
- 反向激动剂结合的 KOR - G 蛋白复合物的结构：研究人员成功解析了 KOR - Gi与 JDTic、norBNI 和 GB18 结合的复合物结构。结构显示，受体呈现出混合的构象状态，其细胞外配体结合域类似于游离 G 蛋白的 “非活性” 受体状态，而细胞内偶联域则与 G 蛋白完全偶联。
研究结论和讨论部分指出，该研究为 KOR 反向激动作用提供了新的实验证据，揭示了反向激动剂结合的受体 - G 蛋白复合物的结构。与传统认为反向激动剂主要与游离 G 蛋白的非活性受体相互作用的模型不同，特定反向激动剂可通过受体 - G 蛋白复合物发挥作用。研究还发现 KOR 存在混合的微开关构象，这可能对受体功能产生多种影响。此外，研究表明反向激动作用的分子机制更为复杂，可能涉及多种因素，如调节核苷酸交换、改变受体 - G 蛋白亲和力等。该研究成果强调了受体药理学的背景依赖性，为理解 GPCR 拮抗作用提供了更细致的模型，可能适用于其他 GPCR 亚家族，为药物研发提供了新的理论基础和潜在靶点，有望推动更安全有效的治疗药物的开发。
