Nature子刊：科學家開發新工具箱，進一步探索G蛋白偶聯受體_風聞

　　被病毒感染的小膠質細胞表面的GPCR（洋紅色）

　　G蛋白偶聯受體（GPCR）是真核生物中最大且最多樣化的膜受體家族。它們就像一個收件箱，接收來自光能、肽、脂質、糖和蛋白質等形式的信息。這些信息會告訴細胞所處環境中是否存在維持生命的光或營養物質，或傳遞其他細胞發送的信號。　　一旦被外部信號激活，成功與GPCR相互作用並引發細胞內信號級聯的配體，對細胞功能如生長、遷移、代謝和細胞與細胞之間的交流將產生深遠影響。　　GPCR在人體一系列功能中具有着不可思議的作用。科學家們已經發現有超過800個GPCR在許多人類疾病中發揮着至關重要的作用，調節着從免疫反應到神經元信號傳導的過程。因此，GPCR已成為生物醫學研究和藥物開發中的重要靶點。目前，在所有FDA批准的藥物中有大約35%靶向GPCR。

　　然而，在研究GPCR信號傳導方面仍存在重大挑戰。首先，一些GPCR具有未識別的配體，因此被歸為孤兒受體。其次，即使是已知的配體在生物體內可獲得性也較差，或者會導致不必要的副作用。第三，當相同受體存在於不同細胞上時，很難確定其反應是什麼，這意味着，在免疫細胞中，同一GPCR可能調節炎症反應；而在支氣管組織中，它們可能在幫助放鬆肌肉。

　　2022年8月15日，發表在**《Nature Communications》上的一項新研究中，來自奧地利科學技術學院**（ISTA）的研究團隊為每個研究GPCR的學者開發了一個方便有效的工具箱，克服了上述一系列障礙，從而為在各種環境和模型系統中探索GPCR提供了新的方法。　　在這項新研究中，研究人員設計了基於“只能由設計藥物激活的設計受體（DREADDS）”的化學誘導型GPCR嵌合體策略。DREADD是經過修飾的毒蕈鹼乙酰膽鹼受體，對其內源性配體乙酰膽鹼呈惰性，並對氯氮平-N-氧化物（CNO）有反應。CNO是一種小型可注射化合物，具有最小的脱靶效應和適合體內使用的生物利用度。該嵌合體結合CNO並模擬研究人員感興趣的GPCR。　　為了驗證這個新策略，研究人員把重點放在β2腎上腺素受體（β2AR）上，因為β2AR的功能及其對免疫系統的重要性已得到廣泛證實。　　研究人員發現，β2AR複製品可以被CNO選擇性地激活。DREADD-β2AR在第二信使和激酶活性、翻譯後修飾和蛋白-蛋白相互作用方面可與內源性β2AR相媲美,在許多功能上準確模擬了感興趣的GPCR。因此，DREADD-β2AR可以成功地在生物體中複製許多原始行為。　　為了分析GPCR激活的免疫調節特性，研究人員利用小膠質細胞樣細胞系建立了穩定表達DREADD-GPCR的培養物，以量化對炎症的影響。他們用促炎介質IFNγ和IL1β刺激這些細胞後，與常用的脂多糖（LPS）相比，這些炎症介質可以誘導顯著的炎症基因表達。隨後，在CNO誘導下，DREADD-β2AR成功模擬了上述反應。這些發現與不同體外系統中β2AR的類似促炎和抗炎作用的研究相一致。

　　研究人員還生成了模擬質子感應受體GPR65和酮結合受體GPR109A的基於DREADD的嵌合體。DREADD-GPR65和DREADD-GPR109A分別通過誘導或抑制Gαs信號來觸發它們預期的級聯反應。具體而言，DREADD-β2AR和DREADD-GPR65調節炎症反應，與內源性β2AR高度相似，而DREADD-GPR109A沒有改變炎症水平。

　　總之，這種基於DREADD的新方法允許在沒有已知內源性配體的情況下研究各種類型細胞的依賴性途徑。

　　小膠質細胞和免疫細胞中的GPCR種類繁多，沒有人知道為什麼生物體和人類會擁有這些多樣性的受體。通常，GPCR根據其信號傳導途徑進行分類。在這種情況下，基於DREADD的嵌合體可能為更精細地研究特定GPCR及其在調節小膠質細胞功能中的作用提供了一種新策略。　　研究人員表示，由於目前缺乏有效和特異性的載體，小膠質細胞的體內靶向是該領域的一個主要挑戰。然而，GPCR信號傳導對於許多更容易嵌合GPCR表達的其他細胞類型是至關重要的。這個新策略補充了現有的GPCR研究方法，並提供了一種在各種環境和模型系統中解剖GPCR信號的替代方法。　　論文鏈接：　　https://www.nature.com/articles/s41467-022-32390-1