组胺受体H1R与H2R的配体作用机制研究

作     者：宋京 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何元政

授予年度：2021年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 100701[医学-药物化学] 

主      题：组胺 组胺受体 抗组胺药 配体结合口袋 突变研究 双荧光素酶报告基因实验 

摘      要：组胺受体是G蛋白偶联受体中A类超家族的一种,包括组胺1型受体(HR)、组胺2型受体(HR)、组胺3型受体(HR)和组胺4型受体(HR)四种亚型。组胺受体在多种生理、病理学条件下发挥重要作用,在治疗过敏炎症、肠胃疾病等方面有巨大潜力。HR是抗过敏治疗的有效靶点,在过去的70多年来,针对HR的抗组胺药一直是治疗过敏性疾病的一线药物。多赛平结合HR的晶体结构已经解析出来,但多赛平是一种HR反向激动剂,该结构处于失活状态,无法解析HR受体在诱导激活中的确切机制,不利于抗组胺药物的进一步开发。组胺诱导的HR/G复合物冷冻电镜结构已被我们课题组解析出来,本课题基于已解析的HR受体结构,对组胺及其它多种配体诱导HR和HR的作用机制进行了深入探究。通过结构建立配体-受体结合及G蛋白偶联的识别模型,对锁定的潜在关键位点进行突变研究,用双荧光素酶报告基因检测系统对其下游信号通路的活性进行表征,从而验证目标氨基酸残基位点对受体激活/失活的影响,进一步探究受体的具体作用机制。对HR受体上的组胺结合口袋关键位点突变检测结果表明,组胺通过与D107、T112、N198、Y431等极性氨基酸残基形成氢键,从而与受体结合;通过W158、W428和F435等非极性氨基酸位点直接提供必要的疏水作用力,为配体提供稳定环境。本课题还通过对螺旋3与螺旋6上关键位点的突变验证提出了HR“挤压激活,扩张失活作用模型。组胺通过与螺旋3和螺旋6上的关键位点相互作用激活受体,挤压细胞外侧的结合口袋,打开细胞内侧空腔,使G蛋白被募集。相反,抗组胺药(反向激动剂)利用其庞大的基团将螺旋6与螺旋3推开,扩大配体结合口袋,挤压胞内空腔,从而阻止G蛋白的募集。在对HR/G偶联机制的突变研究中,筛选出螺旋3上的R125、螺旋7上的N464和Y468可能直接参与HR/G的偶联。此外,本课题对反向激动剂抑制HR的作用机制及HR的激活机制同样进行了突变研究,尚未筛选出配体结合口袋的关键位点。本课题的研究结果将有助于进一步解析HR乃至组胺受体家族的配体选择性和信号转导机制,为新型抗组胺药物的优化设计提供了更加可靠的依据。