当前位置:首页 > 技术 > 正文内容

生命信号的通用语言之探秘不同种属GPCR的共性与个性_abio生物试剂品牌网

abiopp2周前 (08-19)技术15

不同种属的GPCR(G蛋白偶联受体)在结构、功能和进化上存在差异,但都属于GPCR家族,以下为主要差异点:

结构差异
1. 七次跨膜结构差异
所有真核生物的GPCR均保留七次跨膜螺旋(7TM)结构,其结构框架高度保守。


2. 胞内外的种属差异
不同种属的GPCR在细胞外N端和细胞内C端的长度、序列和功能上有所不同。

N端胞外区:
人源XC趋化因子受体1(XCR1)与恒河猴的序列相似性高达96.8%,而与小鼠的相似性仅为70%。这种差异尤其在配体结合的关键区域——N端31个氨基酸中表现得最为显著(存在17个不同氨基酸),进而导致了跨物种间的配体响应差异。
胞内环(ICL)长度:
猪β2-肾上腺素受体的ICL3比人源长15个氨基酸,这一结构差异显著影响了其与G蛋白的偶联效率。

信号转导途径的差异
G蛋白偶联:不同种属的GPCR可能与不同的G蛋白亚型偶联,从而激活不同的信号转导途径。例如,某些种属的GPCR可能主要激活Gs蛋白,而其他种属的GPCR可能激活Gi蛋白。

β-arrestin:不同种属的GPCR在β-arrestin的结合和信号转导方面可能存在差异。例如,某些种属的GPCR可能通过β-arrestin激活特定的信号通路,而其他种属的GPCR可能不依赖β-arrestin。

进化适应性与功能分化
1. 基因家族扩张与收缩
基因扩张实例:大型水蚤(Daphnia magna)基因组含194个GPCR基因,其胺类受体数量远超哺乳动物,这种扩张使其能够高度适应水生环境中的化学信号感知。
基因丢失实例:真菌GPCR数量显著少于哺乳动物(如酿酒酵母仅表达6个),且植物病原真菌GPCR含PIPK、RGS等额外结构域,从而参与宿主侵染。

2. 部分GPCR的种属屏障
人源组胺受体H3R拮抗剂Tiprolisant对大鼠显示出高效价,但对犬类则几乎无效。这种显著的种属差异源于受体跨膜区关键残基的变异。

3.GPCR跨物种功能分化
恒河猴XCR1受体在树突细胞中调控T细胞发育的功能与人源高度保守。然而,小鼠XCR1因胞外域结构差异,无法有效介导抗原交叉递呈,这显著限制了其在免疫治疗模型中的应用价值

药物开发挑战与解决方案
1. 种属特异性导致的临床案例
糖尿病药物:靶向GLP-1R的激动剂在啮齿类模型中显著降糖,但在人体试验中疗效减弱。究其原因,在于小鼠胰岛β细胞表达的GPCR与人源存在显著差异。

趋化因子受体抗体:靶向人CCR8的人源化抗体在表达人源化CCR8(v2)的小鼠模型中能有效抑制肿瘤生长,但在表达鼠源CCR8的野生型小鼠中则无效。这一对比结果凸显了使用人源化动物模型进行临床前评价的必要性。

2. 种属差异的转化策略
人源化动物模型应用:
在人源化GLP-1受体(hGLP-1R)小鼠模型中,口服GLP-1R激动剂PF06882961成功预测了其降糖效力,而野生型小鼠则未观察到药效反应。恒河猴因其配体结合域与人类的相似性高于96%,成为XCR1靶向疫苗研究的优选动物模型。

总结与展望
不同种属GPCR在核心结构(七次跨膜螺旋)保守基础上,通过胞内外域变异(如XCR1 N端)、基因扩张与收缩等实现功能分化。这些差异既是药物跨物种转化失败的主因(如糖尿病药物),也为靶向设计提供新机遇。未来需结合人源化模型、动态结构解析等方法,突破种属屏障,加速精准药物开发。

参考文献
[1]Wen X, Shang P, Chen H, Guo L, Rong N, Jiang X, Li X, Liu J, Yang G, Zhang J, Zhu K, Meng Q, He X, Wang Z, Liu Z, Cheng H, Zheng Y, Zhang B, Pang J, Liu Z, Xiao P, Chen Y, Liu L, Luo F, Yu X, Yi F, Zhang P, Yang F, Deng C, Sun JP. Evolutionary study and structural basis of proton sensing by Mus GPR4 and Xenopus GPR4. Cell. 2025 Feb 6;188(3):653-670.e24. doi: 10.1016/j.cell.2024.12.001. Epub 2025 Jan 2. PMID: 39753131.

[2]余磊,李冬,姚文荣,等.恒河猴XC趋化因子受体1(XCR1)基因的克隆和体外表达[J].细胞与分子免疫学杂志, 2017, 33(4):7.DOI:CNKI:SUN:XBFM.0.2017-04-001.

[3]赵菡.C族GPCRs配体识别及标记研究[D].华中科技大学[2025-08-18].DOI:10.7666/d.D731148.

[4]Strasser A, Wittmann HJ, Buschauer A, Schneider EH, Seifert R. Species-dependent activities of G-protein-coupled receptor ligands: lessons from histamine receptor orthologs. Trends Pharmacol Sci. 2013 Jan;34(1):13-32. doi: 10.1016/j.tips.2012.10.004. Epub 2012 Dec 8. PMID: 23228711.

[5]Kim DH, Lee YH, Sayed AEH, Choi IY, Lee JS. Genome-wide identification of 194G protein-coupled receptor (GPCR) genes from the water flea Daphnia magna. Comp Biochem Physiol Part D Genomics Proteomics. 2022 Jun;42:100983. doi: 10.1016/j.cbd.2022.100983. Epub 2022 Mar 28. PMID: 35367896.

本站“ABIO生物试剂品牌网”图片文字来自互联网

如果有侵权请联系微信: nanhu9181 处理,感谢~

相关文章

野桑蚕铜锌SOD基因克隆鉴定与原核表达_abio生物试剂品牌网

野桑蚕铜锌SOD基因克隆鉴定与原核表达_abio生物试剂品牌网

摘要​ 野桑蚕铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)作为抗氧化关键酶,其高效原核表达对农业抗逆研究与生物医药开发意义重大。研究运用威尼德 Gene Pulser 830 方波型电穿孔仪构建高效表达...

生物医药制剂为何离不开真空脱泡搅拌机?揭秘制药工艺的关键设备_abio生物试剂品牌网

生物医药制剂为何离不开真空脱泡搅拌机?揭秘制药工艺的关键设备_abio生物试剂品牌网

在生物医药制剂领域,一颗微米级的气泡可能就是整批药品报废的罪魁祸首。传统搅拌设备残留的气泡不仅会影响药物均匀性,更可能改变生物活性成分的稳定性。那么,现代制药企业如何解决这个困扰行业多年的技术难题?...

山东双台环保科技有限公司_abio生物试剂品牌网

山东双台环保科技有限公司_abio生物试剂品牌网

山东双台环保科技有限公司_abio生物试剂品牌网...

手持式分散机应用于破碎、悬浮及均质化处理效果_abio生物试剂品牌网

手持式分散机应用于破碎、悬浮及均质化处理效果_abio生物试剂品牌网

在生命科学研究中,动植物组织的精细化处理是分子生物学、生物化学及病理学实验前处理的关键步骤。实验室手持式分散机配备小型刀头,凭借其便携性、高效性和精准性,已成为动植物组织破碎、细胞悬浮及均质化处理的核...

固态发酵培养工艺_abio生物试剂品牌网

固态发酵培养工艺_abio生物试剂品牌网

固态发酵(Solid-State Fermentation, SSF)是指在没有或极少液体的条件下,利用微生物在固态基质上进行的发酵过程。与传统的液态发酵相比,固态发酵能够模拟自然界中的一些微生物生长...

上海吉谦生物科技有限公司_abio生物试剂品牌网

上海吉谦生物科技有限公司_abio生物试剂品牌网

上海吉谦生物是一家以国际领先的高新生物医药技术为核心,并快速拓展国内市场的生物医药产品销售和技术外包服务的高新技术企业。公司作为Genolution的中国总代,以独特先进的核酸提取技术、优良的服务和产...