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高清晰图像中首次发现与糖尿病相关的蛋白质

2020-02-06 11:44:22 • 来源：

一组研究人员在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表了一项激动人心的研究报告，称他们首次能够以高清晰度的方式检测一种重要的受体。这种详细的可视化帮助他们极大地理解了它的运作机制。这有助于开发更好的方法来治疗2型糖尿病以及其他疾病。

问题中的蛋白质是胰高血糖素样肽-1受体(GLP1R)，它存在于胰腺的beta细胞和大脑的某些神经细胞上。β细胞上的GLP1R促使它们产生更多的胰岛素，抑制肝脏中过多的葡萄糖产生，并抑制食欲。这是一组调节血糖水平并使其保持在正常范围内的生理活动。

因此，研究人员针对这种蛋白质来帮助纠正2型糖尿病的代谢失衡。事实上，现在已经有很多药物被开发出来与这种受体相互作用。GLP1R是g蛋白偶联受体(GPCRs)家族的一部分，就像抗生素一样，g蛋白偶联受体对现代医学至关重要。事实上，作用于GPCRs的药物占当今市场上所有药物的三分之一到一半!

问题是，科学家是在对GLP1R功能的熟练假设的基础上进行操作的，因为由于尺寸的限制，很难看到它。

目前的研究首次详细描述了这种受体的结构，并在活细胞中检测了它的功能。研究人员David Hodson这样描述这项工作:“我们的研究让我们能够比以前更详细地看到这种关键受体。想想看，看标准清晰度的电影和4k的电影，差别有多大。”

他们使用了几种不同的可视化方法，例如以荧光探针的形式创建标记化合物、免疫染色、超分辨率显微镜以及在活老鼠体内检查蛋白质。他们的探针被用来标记受体，帮助他们精确定位活老鼠细胞内的受体，以及了解它如何对信号化学物质作出反应。超分辨显微术允许在低于波衍射极限的分辨率下成像。这使得在与单个分子大小相当的分辨率下研究生物结构成为可能。因此，这些是可视化蛋白质及其在活细胞内组织方式的首选方法。

使用缺乏GLP1R的工程小鼠细胞是必要的，因为需要确保探针特异性结合这种受体，而不是非特异性抗原——这是目前该领域研究的一个已知障碍。

结果是，他们已经能够利用通过观察分子获得的知识来构建一个工具箱，用于检测GLP1R蛋白。他们声称，这套技术经过了全面测试，涵盖了任务的所有方面。

GLP1R工具箱将帮助科学家更好地了解这种受体，并有可能将其用于改善糖尿病和肥胖症的治疗。用Hodson的话说，“我们相信这一突破将使我们对GLP1R的分布和功能有更深入的了解。虽然这不会立即改变对患者的治疗，但它可能会影响我们未来设计药物的方式。”

这项实验的重要性还在于，它将化学家和细胞生物学家聚集在一起，设计新的方法，以实现一个迄今为止无法实现的目标。这使得研究人员能够在干细胞和活的动物细胞中看到受体。根据共同研究者约翰内斯·布洛伊哈根的说法，结果是“我们首次提供了B类GPCR的超分辨率特征。”重要的是，我们的研究结果表明，某种程度的复杂性是以前的研究方法所无法理解的。”

专家们很快就认识到这项工作的重要性和意义。英国糖尿病研究主任伊丽莎白·罗伯逊说:“2型糖尿病的影响是严重和广泛的，所以找到更有效的治疗方法来帮助人们控制病情，降低潜在的毁灭性并发症的风险是绝对重要的。她将研究归类为创新，并帮助他们了解2型糖尿病是如何发生的“前所未有的细节”。

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