撰文 | 格格

G 蛋白偶聯(lián)受體 (GPCRs) 是細胞表面受體，在細胞與外界環(huán)境的交互中發(fā)揮著關鍵作用。它們通過與 G 蛋白偶聯(lián)來調節(jié)細胞內信號傳導，將外部信號轉換為細胞響應。然而，細胞通常表達多種 GPCRs ，但只有有限種類的 G 蛋白，這引發(fā)了如何將復雜且環(huán)境依賴的信號整合并轉換為細胞響應的問題。研究顯示，同時激活多個 GPCRs 可以調節(jié)細胞對另一個 GPCR 激活的響應。例如，某些 Gα i /o 蛋白可以與 Gαq 蛋白協(xié)同激活 PLCβ ，從而增強下游信號傳導【1,2】。這種交叉?zhèn)鲗Э梢允钦娴模ㄔ鰪姡┗蜇撁娴模ㄒ种疲⒂绊懠毎麑π盘柕淖畲箜憫４送猓?GPCRs 還可以形成異源二聚體，通過互變構性相互作用影響信號傳導。例如，多巴胺D2受體（DRD2）和生長激素釋放肽受體（GHSR）可以形成異源二聚體，影響 DRD2 的信號傳導【3-5】。

脊髓排便中心是調節(jié)自主排便的關鍵區(qū)域，其中 DRD2 和 GHSR 共同表達。 DRD2 激活通常抑制神經元興奮性，但與 GHSR 共表達時，其功能發(fā)生逆轉，導致神經元興奮性增強。 GHSR 激活通常增強神經元興奮性。脯上神經電刺激可以激活排便，而 DRD2 受體拮抗劑可以阻斷這一效應。 GHSR 激動劑可以緩解帕金森病模型中的便秘，表明 DRD2 和 GHSR 系統(tǒng)之間存在相互作用，共同調節(jié)排便功能。

近日，來自澳大利亞昆士蘭大學生物醫(yī)學科學學院 的Sebastian G.B. Furness研究團隊在Molecular Cell雜志發(fā)表題為Constitutive ghrelin receptor activity enablesreversal ofdopamineD2 receptor signaling的研究論文， 該研究旨在探究GHSR受體如何影響DRD2受體在脊髓排便中心神經元的信號傳導，從而解釋在GHSR存在的情況下，DRD2受體的興奮性響應發(fā)生逆轉的生理機制。

研究人員首先利用鈣成像技術研究了脊髓排便中心神經元中 DRD2 和 GHSR 激活后的細胞內鈣離子濃度變化，結果顯示，在沒有消耗鈣儲存的情況下，多巴胺激活 DRD2 受體會導致細胞內鈣離子濃度升高，而卡普瑞林激活 GHSR 受體則會降低細胞內鈣離子濃度。然而，當使用毒蘿卜素消耗鈣儲存后，多巴胺激活 DRD2 受體導致的細胞內鈣離子濃度升高被逆轉為降低，而卡普瑞林激活 GHSR 受體導致的細胞內鈣離子濃度降低則沒有逆轉。這表明， DRD2 和 GHSR 受體的興奮性作用在存在儲存鈣離子的情況下是平行的，但在沒有儲存鈣離子的情況下則會獨立運作。

研究人員接下來在重組細胞系中研究了 GHSR 和 DRD2 激活后細胞內鈣離子濃度的變化。

結果發(fā)現(xiàn)，在沒有 GHSR 受體的情況下，多巴胺和卡普瑞林激活 DRD2 受體和 GHSR 受體分別會導致細胞內鈣離子濃度升高和降低。然而，在存在 GHSR 受體的情況下，多巴胺激活 DRD 受體導致的細胞內鈣離子濃度升高程度明顯增加，而 cAMP 抑制的程度則沒有改變。這表明 GHSR 受體提供了一個主要的第二信使轉換器，使得 DRD2 受體的興奮性響應增強，而不會改變其抑制性響應。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn) GHSR 和 DRD2 受體的表達水平都會略有增加，這可能是由于所使用的雙順反構建設計造成的。

為了探究 GHSR 受體和 DRD2 受體的激活是否會發(fā)生交叉拮抗，研究人員使用舒必利拮抗 DRD2 受體，并使用 YIL781 拮抗 GHSR 受體。結果顯示，使用舒必利舒必利拮抗 DRD2 受體會導致多巴胺激活 DRD2 受體和 cAMP 抑制的 EC 50 值向右移動，但不會影響 GHSR 激活 GHSR 受體導致的細胞內鈣離子濃度升高。使用 YIL781 拮抗 GHSR 受體會導致卡普瑞林激活 GHSR 受體和 cAMP 抑制的 EC 50 值向右移動，但不會影響 DRD2 激活 DRD2 受體和 cAMP 抑制的程度。這表明 GHSR 受體和 DRD2 受體的激活存在拮抗作用，但這種拮抗作用是特異性的，不會影響其他受體的功能。

為了進一步探究 GHSR 受體和 DRD2 受體的信號傳導路徑是否會發(fā)生改變，研究人員使用 YM254890 拮抗 Gαq/11 受體，并使用百日咳毒素拮抗 Gα i /o 受體。結果顯示，分別使用 YM254890 和百日咳毒素都會完全阻斷多巴胺和卡普瑞林激活 DRD2 受體和 GHSR 受體導致的細胞內鈣離子濃度升高，這表明 Gαq/11 和 Gα i /o 受體是這兩種受體的主要偶聯(lián)伴侶，并且 GHSR 受體和 DRD2 受體的信號傳導路徑是獨立的，它們仍然保留了它們首選的 G 蛋白偶聯(lián)伴侶。

最后，為了探究 GHSR 自發(fā)性活性是否參與 DRD2 信號通路的逆轉，研究人員使用 PLCβ 拮抗劑 U73122 阻斷 PLCβ 的活性，并使用饑餓素預先刺激缺乏恒定活性的 GHSRA204E 受體。結果顯示，使用 PLCβ 拮抗劑 U73122 會阻斷多巴胺和卡普瑞林激活 DRD2 受體和 GHSR 受體導致的細胞內鈣離子濃度升高。這表明 PLCβ 受體在 DRD2 受體依賴性鈣離子釋放中起著重要作用。使用饑餓素預先刺激缺乏恒定活性的 GHSRA204E 受體會恢復 DRD2 受體依賴性鈣離子釋放，這表明 GHSR 受體恒定活性是 DRD2 受體依賴性鈣離子釋放的關鍵因素。

圖一：饑餓素受體調控多巴胺信號介導腸道運動

總之，這項研究揭示了在脊髓排便中心，多巴胺D2受體信號的興奮性需要饑餓素受體的組成型活性，而這種活性并不依賴于兩者之間的二聚化。該發(fā)現(xiàn)有助于理解G蛋白偶聯(lián)受體的信號傳導機制，并為帕金森病等疾病的治療提供了新的思路。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1097276525004101

制版人： 十一

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