解锁 PrRPR 信号密码：揭示受体激活、G 蛋白耦合奥秘及潜在治疗新方向

为解决 PrRPR 与 G 蛋白亚型作用偏好机制不明等问题，香港中文大学深圳医学院研究人员开展 PrRPR 信号及 G 蛋白耦合选择性研究。他们解析相关复合物结构，揭示分子机制。该成果助于理解 PrRPR 功能，为药物研发奠基，值得科研读者一读。

　　

在神秘的生命科学领域，神经肽作为一类神奇的信号分子，掌控着众多生理功能，就像一把把精密的钥匙，开启着身体里各种生理活动的大门。其中，RF - amide 肽（一类在 C 末端具有 Arg - Phe - 序列的肽）因其在多种生物活动中的关键作用，吸引了众多科学家的目光。在哺乳动物体内，催乳素释放肽（PrRP）就是 RF - amide 肽家族的重要成员之一，它能激活催乳素释放肽受体（PrRPR，也叫 GPR10），引发细胞内一系列的连锁反应，从而调节诸如食欲、能量消耗、生殖功能、应激反应等各种生理活动。

PrRP 有两种活跃形式，即 PrRP31 和 PrRP20，它们的 C 末端都带有 RF - amide 基序。曾经，人们认为 PrRP 能促进哺乳期大鼠垂体细胞释放催乳素，所以给它取了这个名字。不过后来发现，它在这个功能上的表现并不稳定，其真正的作用逐渐指向调节食物摄入、能量平衡、应激反应、激素活动以及昼夜节律和睡眠等多个方面。而且，PrRP - PrRPR 信号通路不仅在中枢神经系统的特定区域发挥作用，在肾上腺、胰腺、胎盘和睾丸等外周器官中也能看到它活跃的身影。

在 RF - amide 受体家族里，除了 NPFF 受体 1/2（NPFF1/2R），其他受体都能与和蛋白相互作用。对于潜在的治疗应用来说，特定的 G 蛋白通路至关重要，但是 PrRPR 与不同 G 蛋白亚型相互作用时的偏好机制却一直是个未解之谜。这就好比我们知道一把锁（PrRPR）和几把钥匙（不同的 G 蛋白亚型），却不清楚锁是如何选择合适的钥匙来开启不同功能的门的。为了揭开这个神秘的面纱，来自中国香港中文大学深圳医学院作者作者[第一作者单位]的研究人员在《Cell Reports》期刊上发表了题为 “Structural insights into prolactin - releasing peptide receptor signaling and G - protein coupling selectivity” 的论文。通过这项研究，他们成功解析了 PrRPR 与和蛋白结合的结构，为我们揭示了配体识别、受体激活和 G 蛋白选择性的分子机制，就像为我们提供了一份解锁 PrRPR 功能的详细说明书。

研究人员在这项研究中用到了几个关键技术方法。首先是冷冻电镜技术（cryo - EM），它就像是一台超级显微镜，能让研究人员直接观察到蛋白质复合物的微观结构；还有 NanoBiT - G 蛋白解离测定、cAMP 抑制水平测定和 IP1 积累测定等功能检测技术，这些技术可以帮助研究人员验证 PrRPR 与不同 G 蛋白的偶联情况，就像给研究人员提供了一把把特殊的尺子，用来衡量 PrRPR 与不同 G 蛋白之间的 “亲密程度”。

下面我们来看看具体的研究结果：

1. PrRP31 结合的 PrRPR - 和 PrRPR - 复合物的整体结构：以往的研究对 PrRPR 能否通过蛋白传递信号存在争议。研究人员利用 NanoBiT - G 蛋白解离测定、cAMP 抑制水平测定和 IP1 积累测定等多种方法，证实了 PrRPR 确实可以与和两种蛋白偶联。之后，他们采用 NanoBiT 系留方法稳定 PrRP31 结合的 PrRPR - 和 PrRPR - 复合物，再通过冷冻电镜单颗粒分析技术，成功解析了这两种复合物的结构，分辨率分别达到 3.06 ? 和 3.31 ?。这两种结构中的 PrRPR 都呈现出典型的七跨膜结构域架构，而且它们的构象相似，受体的 N 端还形成了一个 “倾斜的盖子”，为配体的结合提供了独特的环境。
2. PrRPR 对 PrRP31 的分子识别：虽然 PrRP31 的 N 端 1 - 13 位残基在复合物结构中未被解析出来，但 14 - 31 位残基（包括关键的 RF - 基序）却清晰可见。PrRP31 在结合位点的形状就像一个 “倒鱼钩”，它与 PrRPR 的相互作用主要通过疏水和极性接触。研究人员把 PrRP31 分成三个部分进行研究，发现它的 C 末端深入跨膜结构域（TMD）核心，与受体形成多个相互作用位点，对维持配体与受体的结合以及受体的激活至关重要；而 N 端区域则与受体的细胞外区域相互作用，同样影响着配体的结合。
3. RF - amide 受体中 RF - amide 基团的保守结合模式：RF - amide 基团是 RF - amide 肽的保守元素，研究人员通过序列比对和结构比较发现，PrRPR 中与 RF - amide 相互作用的残基在不同 RF - amide 肽受体中相对保守。而且，RF - amide 片段在不同受体中的结合模式相似，主要通过氢键、疏水接触、堆积相互作用和盐桥等方式与受体稳定结合。这表明，通过这三个残基与酰胺的氢键相互作用来识别 RF - amide 的机制在 RF - amide 受体中是普遍存在的。
4. PrRPR 的激活机制：研究人员选取与 PrRPR 具有较高序列相似性且同样能与和蛋白偶联的神经肽 Y2 受体（NPY2R）进行对比研究。通过比较 PrRPR 与非活性 NPY2R 的结构，发现 PrRPR 激活时，TM6 显著向外移动，TM7 的细胞内端向内移动，这是 A 类家族激活的典型特征。PrRP31 的侧链插入配体结合口袋的保守非极性区域，触发了一系列结构变化，最终打开了 G 蛋白结合的空腔。此外，研究人员还利用 AlphaFold2 预测的 PrRPR 结构进行对比，进一步验证了这些激活相关的结构变化。
5. 和选择性的结构决定因素：PrRPR 与和蛋白偶联会导致不同的信号反应，但其中的调节机制并不清楚。研究人员通过比较 PrRPR - 和 PrRPR - 复合物的结构，发现它们在 TM6、ICL2 - 3 和亚基的 a5 螺旋等部位存在明显的构象差异。这些差异影响了 PrRPR 与不同 G 蛋白的相互作用强度和选择性，比如 - 受体的结合更紧密，这也解释了为什么偶联复合物的结构解析质量更高、分辨率更好。

综合以上研究结果，研究人员认为，他们的研究首次展示了 PrRP31 - PrRPR - 和 PrRP31 - PrRPR - 复合物的冷冻电镜结构，为我们深入了解 PrRP31 识别、PrRPR 激活和 G 蛋白选择性的分子细节提供了重要依据。通过对配体结合的分析，再次强调了 RF - amide 基团在配体结合和受体激活中的重要性，并且发现 PrRPR 的 N 端区域在配体识别中起着独特的作用，这与其他 A 类 GPCR 的配体结合模式不同。同时，研究还确定了亚基 C 末端远端结构以及 ICLs 在 G 蛋白偶联偏好中的关键作用，证实了 a5 螺旋的 “波浪钩” 残基以及 ICL2 - 3 在决定和选择性中的重要性。这些研究成果对于理解 PrRPR 的生物学功能具有重要意义，为开发针对 PrRPR 的药物提供了坚实的结构基础，有望帮助我们解决代谢紊乱、应激反应和疼痛管理等相关医学难题，就像为攻克这些医学难题找到了一把关键的 “钥匙”。不过，研究也存在一些局限性，比如缺乏 NPFF1R 和 NPFF2R 的结构信息，对 PrRPR 激活机制的研究还需要更多不同构象的结构来进一步验证。但这也为后续的研究指明了方向，激励着科研人员继续探索生命科学的奥秘。