Raymond Stevens团队解析肥胖症药物靶点MC4R的晶体机构学术资讯

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世界卫生组织（World Health Organization）报告显示，全球肥胖症患者自1975年以来已几乎增加了三倍。我国成人和儿童肥胖率以及因肥胖导致的经济成本上升非常显著。同时，肥胖症也增加了其它并发症的患病风险，如二型糖尿病、心血管疾病等的患病风险。

黑皮质素受体4（MC4R）主要在下丘脑中表达，参与控制食物摄取，能量消耗，体重维持等。实验和临床证据也表明，MC4R是肥胖症治疗的重要靶点。但针对MC4R结构与功能的研究及药物研发一直充满挑战。
2020年4月25日，上海科技大学iHuman研究所创始所长Raymond C. Stevens和密歇根大学Roger D. Cone教授合作（第一作者为博士研究生于静）在Science杂志上发表文章Determination of the melanocortin-4 receptor structure identifies Ca2+ as a cofactor for ligand binding，在肥胖症药物靶点研究上获重要突破，首次解析人源黑皮质素受体4（Melanocortin-4 Receptor，MC4R）原子分辨率晶体结构。

领导这项研究工作的Stevens实验室专注于多肽配体调控的G蛋白偶联受体（GPCR）及与肥胖症和代谢类疾病相关受体研究。在该工作中，研究团队发现钙离子（Ca2+）结合在MC4R正构结合口袋中，同时与受体及候选药物形成相互作用，这也是首次观察到功能性Ca2+与GPCR的结合模式。同时，他们发现Ca2+有助于稳定受体-候选药物复合物，并使内源性激动剂α-黑素细胞刺激激素（α-melanocyte stimulating hormone, α-MSH）的亲和力和效力分别提高了37倍和600倍，但Ca2+对内源性拮抗剂刺鼠相关蛋白（Agouti related protein, AgRP）却无类似的作用效果。

“MC4R 是一个神秘而有趣的蛋白分子，还有许多未被发现的故事。MC4R-SHU9119-Ca2+复合结构让我们第一次揭下了MC4R的神秘面纱。”于静说，“将对活化状态的结构、MC4R与G蛋白、与其它蛋白之间的相互作用，以及同源/异源二聚体形成等方面进一步研究”。

上海科技大学iHuman研究所PI/生命科学与技术学院助理教授赵素文认为，MC4R的结构极大地促进了我们对黑皮质素信号机制的理解，有助于针对这一受体设计抗肥胖症药物，对于有肥胖症遗传倾向的人而言这些信息尤其重要。
上海科技大学iHuman研究所执行所长刘志杰教授评论道："破解MC4R的三维精细结构是Stevens实验室聚焦人体代谢类疾病研究的又一项重要成果。在上科大浓郁的学术氛围和‘立志、成才、报国、裕民’育人理念的激励下，iHuman研究所在过去三个月内持续发力，已连续发表了三篇顶级研究成果，首次实现了Cell、Nature和Science‘大满贯’”。
这项工作由上科大生命科学与技术学院和iHuman研究所的Raymond Stevens与赵素文团队、密歇根大学的Roger Cone实验室以及南加州大学的科研人员共同开展，得到了上海科技大学、上海市政府和GPCR研究联盟的支持。
肥胖症药物靶点——人源黑皮质素受体4（本图由Yekaterina Kadyshevskaya设计绘制）

图中依次为文章作者：Raymond C. Stevens，于静，赵素文

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