G蛋白偶联受体研究



北京时间2012年10月10日下午5点45分,2012年诺贝尔化学奖揭晓,两位美国科学家罗伯特·莱夫科维茨(Robert J. Lefkowitz)和布莱恩·克比尔卡(Brian K. Kobilka)因“G蛋白偶联受体研究”获奖。二人将均分800万瑞典克朗奖金。

细胞表面的聪明受体

每个人的身体就是一个数十亿细胞相互作用的精确校准系统。每个细胞都含有微小的受体,可让细胞感知周围环境以适应新状态。罗伯特·莱夫科维茨和布莱恩·克比尔卡因为突破性地揭示G蛋白偶联受体这一重要受体家族的内在工作机制而获得2012年诺贝尔化学奖。

长期以来,细胞如何感知周围环境一直是一个未解之谜。科学家已经弄清像肾上腺素这样的激素所具有的强大效果:提高血压、让心跳加速。他们猜测,细胞表面可能存在某些激素受体。但在上个世纪大部分时期里,这些激素受体的实际成分及其工作原理却一直是未知数。

莱夫科维茨于1968年开始利用放射学来追踪细胞受体。他将碘同位素附着到各种激素上,借助放射学,成功找到数种受体,其中一种便是肾上腺素的受体:β-肾上腺素受体。他的研究小组将这种受体从细胞壁的隐蔽处抽出并对其工作原理有了初步认识。

研究团队在1980年代取得了下一步重要进展。新加入的克比尔卡开始挑战难题,意欲将编码β-肾上腺素受体的基因从浩瀚的人类基因组中分离出来。他的创造性方法帮助他实现了目标。当研究人员分析该基因时,他们发现该受体与眼中捕获光的受体相类似。他们认识到,存在着一整个家族看起来相似的受体,而且起作用的方式也一样。

今天这一家族被称作“G蛋白偶联受体”。大约一千个基因编码这类受体,适用于光、味道、气味、肾上腺素、组胺、多巴胺以及复合胺等。大约一半的药物通过G蛋白偶联受体起作用。

莱夫科维茨和克比尔卡的研究对于理解G蛋白偶联受体如何起作用至关重要。此外,在2011年,克比尔卡还取得了另一项突破:他和研究团队在一个精确的时刻——β-肾上腺素受体被激素激活并向细胞发送信号——获得了β-肾上腺素受体图像。这一图像是一个分子杰作,可谓几十年辛苦研究的成果。


武汉大学化学与分子科学学院
袁荃课题组
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