kC3Mb_孙金鹏和于晓教授团队在Nature背靠背发表文章阐明粘附类GPCR自激活及对力

【来源：宁波晚报】

2022年6月21日，国家辅助生殖技术评审专家组，对宁波市妇儿医院生殖医学中心申报的“人类辅助生殖技术-植入前胚胎遗传学诊断技术”进行现场评审。专家组经过严格、认真的评审合议后，全票通过评定。宁波市妇儿医院就此成为浙江省第3家可开展第三代试管婴儿（PGD）技术的医院，这也是宁波市辅助生殖领域又一里程碑事件。

我国是出生缺陷高发国家，全国每年新增出生缺陷约90万例，相当于平均每半分钟就会有一个出生缺陷儿降生，严重影响家庭和谐幸福。

第三代试管婴儿技术又称为胚胎植入前遗传学诊断/筛查技术。这项技术是对有遗传病家族史的夫妇，或者已生育过出生缺陷患儿的夫妇，通过遗传咨询与识别筛查，找出致病基因，然后在体外受精的过程中，结合胚胎显微操作，对胚胎进行遗传学检测，筛选出正常的胚胎植入母体宫腔，直接排除了有问题的胚胎，实现了出生缺陷的一级预防，同时也避免了不正常胚胎导致的反复流产、胎停等症状给孕妇带来的极大的身心痛苦。

比如像苯丙酮尿症、地中海贫血等单基因病以及唐氏儿等常见的染色体病，都可通过第三代试管婴儿技术，在胚胎植入前进行遗传学检测及明确诊断，从而提前为患者阻断遗传病，减轻家庭和社会的负担。

这项以“优生优育”为目的的生殖医学技术革新在宁波市妇儿医院的开展，将医院优势领域和技术平台有机结合，形成了“遗传病诊断、出生缺陷筛查、生殖遗传咨询、辅助生殖、胚胎遗传学检测、产前诊断、新生儿筛查”的综合防治体系链，实现出生缺陷三级干预体系的全覆盖，为宁波乃至浙东地区加强出生缺陷防控奠定了坚实的基础，不仅开启了我市预防出生缺陷干预的新征程，同时也在“甬有善育”的道路上迈出了坚实步伐。

作为浙江省生殖医学的第一梯队成员，宁波市妇女儿童医院生殖医学中心已经创造了无数个宁波第一，甚至浙江第一，为宁波市辅助生殖医学的发展书写了一篇篇载入史册的华章。

1998年11月10日，第一例（IVF－ET）试管婴儿临床妊娠成功，并于1999年6月25日在市妇儿医院诞生，为一健康女婴，目前这名幸运的小女孩已经大学毕业了。

1998年12月28日，第一例卵母细胞浆内单精子注射（ICSI）临床妊娠成功，并于1999年8月23日分娩双胎健康女婴，当时在浙江省尚属首例报道。

2001年12月，首例冻融胚胎移植成功。

2002年9月，实施多胎妊娠减胎术。

2009年，在浙江省内较早开展玻璃化胚胎冷冻技术。

2011年，在省内较早开展短时受精-补救ICSI技术。

2016年初，中心冷冻时间最长，达7年之久的胚胎成功地再次回到母体之中着床。

记者 程鑫 通讯员 马蝶翼

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4月13日，山东大学基础医学院

孙金鹏

和

于晓

教授团队在

Nature

杂志分别以 “Structural basis for the tethered peptide activation of adhesion GPCRs”和“Tethered peptide activation mechanism of the adhesion GPCR ADGRG2 and ADGRG4”为题，

背靠背

发表两篇关于粘附类G蛋白偶联受体（adhesion GPCR，aGPCR）的研究成果，阐明aGPCR自激活及对机械力感知的机制，提出aGPCR激活的“手指模型”并创新性构思出通用多肽配体拮抗剂的开发方案。

第一项研究成果由山东大学基础医学院、高等医学研究院孙金鹏教授主导，联合中科院上海药物所徐华强教授及德国Rudolf Schnheimer研究所Ines Liebscher教授团队共同完成。

山东大学基础医学院为第一作者单位

，孙金鹏教授、徐华强研究员和Ines Liebscher教授为论文的共同通讯作者，基础医学院博士研究生平玉奇，肖鹏教授，杨帆教授，博士研究生赵儒嘉、郭盛超、严旭和吴襄为论文的共同第一作者。第二项研究工作由于晓教授与孙金鹏教授团队共同主导，联合国家蛋白质中心孔亮亮课题组、西安交通大学张磊教授团队完成，孙金鹏教授、于晓教授、孔亮亮和张磊教授为共同通讯作者，

山东大学第二医院为第一作者单位，

肖鹏教授，郭盛超，基础医学院博士研究生文鑫、贺庆涛、林慧、黄深明，西安交通大学张磊教授团队博士研究生缑璐为论文的共同第一作者。

图1 aGPCR依赖

Stachel

激活的三种假设模型

“力”能决定细胞命运，生命体对力的感知非常重要，机械力刺激驱动许多生理过程，对于细胞的动态以及机体的正常生长运行都是至关重要的。在“Structural basis for the tethered peptide activation of adhesion GPCRs”研究工作中，孙金鹏教授团队以粘附类受体GPR133和GPR114作为模型进行结构分析，探究 Stachel序列介导的aGPCR激活机制（图1）。发现GPR133 GPS位点发生水解，在质膜上发生NTF-CTF分离，GPR114不发生自水解，能够感知机械力。并且通过功能实验证明了受体感知机械力后通过Stachel序列激活受体，冷冻电镜结构解析进一步确定了Stachel中的5个疏水氨基酸组成的保守HIM (F

ss-03

xφφφxφ

ss-09

)在Stachel序列与受体相互作用中起着核心作用，揭示了粘附类受体在机械力作用下依赖Stachel序列激活的激活机制，对Stachel序列介导的aGPCR与G蛋白偶联机制有了深入了解。

图2 发展aGPCR通用的肽拮抗剂改造策略

a.Stachel肽基激动剂和拮抗剂的序列比对。通过Fss03突变为D

ss03

或E

ss03

，用蓝色框标出。Ψ: 4-MeF。b. Stachel肽基拮抗剂F601D和F601E影响ADGRG2介导的CFTR电流响应。

在“Tethered peptide activation mechanism of the adhesion GPCR ADGRG2 and ADGRG4”研究工作中，于晓教授和孙金鹏教授团队通过冷冻电镜技术解析了Stachel序列激活的ADGRG2-β-Gs和ADGRG4-β-Gs的复合物结构，发现了Stachel序列中5个疏水氨基酸呈手指状分布，在Stachel序列介导的激活过程中起到了主要作用，因此提出了aGPCR激活的通用“finger”模型激活模式，并命名为手指模型。

前期，于晓教授和孙金鹏教授团队曾报道了基于ADGRG2Stachel序列改造的短肽激动剂配体VPM-p15，本研究结合aGPCR激活的手指模型，进一步优化改造获得了高亲和力的VPM-IP15配体，基于IP15与ADGRG2全长的冷冻电镜结构，发现与受体疏水作用的增强揭示了IP15配体与全长ADGRG2亲和力提高的具体机制。之后通过一系列生化实验发现IP15中F

ss03

替换为D/E的负电改造使其成为ADGRG2的拮抗剂。这种通过多肽激动剂进行负电改造获得多肽拮抗剂的策略，如同在激活的手指模型的食指上带了个戒指，决定性地改变了粘附类受体多肽地功能（图2）。本研究针对F

ss03

进行极性改造，开发了一种aGPCR家族拮抗性短肽配体的通用改造方法。

两项研究工作在课题开展、思路凝练和文章写作等方面分别得到了山东大学齐鲁医院冯世庆教授、山东大学第二医院王传新教授的指导和大力支持。孙金鹏教授与冯世庆教授长期以来就粘附类受体展开一系列合作，目前已取得显著进展（PNAS 2022），推动了靶向粘附类受体的疾病的药物设计与开发；孙金鹏教授与王传新教授长期以来就粘附类受体展开合作，筛选并鉴定了多个GPCR肿瘤标志物靶点；针对粘附类受体开发了特异性探针，实现了粘附类受体的特异性标记，为靶向粘附类受体相关疾病的鉴定和治疗奠定了基础。

于晓教授课题组长期聚焦于胰岛稳态的作用及调节机制，阐明了跨膜信号转导对胰岛β细胞分泌功能及胰岛稳态的精确调控机制，包括GPCR下游偏好性信号途径和第二信使的信号时序等（Cell Metabolism 2022, Nature 2020，EMBO Reports 2021，eLife 2018，Nature Commun 2021）；揭示了胰岛中δ-β细胞环路在胰岛稳态维持中的重要作用（J Clin Invest. 2017，Cell Discov. 2020，Cell Death Dis. 2018）；开发了选择性调节G蛋白偶联受体和PEST磷酸酶亚家族活力来对胰岛稳态失衡发展新的干预策略（Cell 2021，PNAS 2021，Cell Research 2014，Cell Reports 2016）等。

孙金鹏教授课题组长期从事膜受体G蛋白偶联受体（GPCR）的相关研究，聚焦于GPCR功能多样性的细胞机制以及针对GPCR的药物发展，在aGPCR家族中发现了GPR97是糖皮质激素的膜受体，发现血管紧张素受体的内源性别构调节因子COMP及高同半胱氨酸可以直接激活AT1R等（Nature 2021，Cell Research 2021，Nature Commun 2017，2021, PNAS 2022）；创新性地提出了GPCR磷酸化编码的“笛子模型”（Nature Commun 2015，2021, PNAS 2021），多聚脯氨酸码头分选及别构建调控理论（Nature Chem Biol 2018）；阐明了多个GPCR对胰岛功能，糖代谢和体外组织再造的调控作用，为进一步靶向GPCR偏向性信号途径的药物设计提供了指导（Biol Psychiatry 2017， Diabetologia 2014，Br J Pharmacol 2015）；阐明了快乐激素多巴胺受体以及肝肠轴枢纽胆汁酸受体识别其内源性配体，及偏好性信号转导的结构基础以及痒觉感知的分子机制（Nature 2020，2021a，2021b，Nature 2022b, Cell 2021）等。

两项研究都得到国家重点研发计划基金、国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金、自然基金委重点基金和山东省优秀青年基金的支持。

文章链接

：

1.

Structural basis for the tethered peptide activation of adhesion GPCRs

2.

Tethered peptide activation mechanism of the adhesion GPCR ADGRG2 and ADGRG4

素材来源 | 山东大学融媒体中心

文 | 文鑫

编辑 | 李春晓