人源胆囊收缩素Ⅰ型受体CCK1R的结构生物学研究

G protein-coupled receptors are large superfamily of membrane proteins, which participate regulation of many important physiological functions. Till now, over 40% drugs on the market are targetted at GPCRs. Cholecystokinin receptor type 1 CCK1R, belongs to GPCR superfamily, whose natural ligand is cholecystokinin, has a broad distribution in the human gastrointestinal system and nervous system, and also involved in the regulation of many important physiological functions, such as food intake, anxiety regulation, pain, memory, neuroendocrine regulation, the secretion of digestive enzymes, and also plays an important role in neurodegeneration. But there is no listed drugs targetted at CCK1R on the market..This project uses insect cells to express CCK1R, and x-ray crystallography methods to study CCK1R in complex with small molecular and peptide ligands, to reveal the interaction pattern between CCK1R and ligands, thus promotes drug discovery for CCK1R.

G蛋白偶联受体（G Protein-Coupled Receptors，GPCRs），是一大类细胞膜蛋白受体的统称，参与调节众多的细胞信号转导过程，现今市场上有超过40%的药物均以GPCR作为药物靶点。胆囊收缩素Ⅰ型受体CCK1R属于GPCR超家族中的肽类受体亚家族，以胆囊收缩素为天然配体，主要分布于人体胃肠系统及神经系统内，并参与调节众多重要生理功能，例如在进食、焦虑、疼痛、记忆、神经内分泌调控、消化酶的分泌，以及神经退化等功能中发挥重要作用。但目前还没有靶向于CCK1R的上市药物。.本项目利用昆虫细胞来对目的蛋白CCK1R进行表达，并将蛋白与其小分子配体和肽类配体等多种不同类型配体分子结合形成的复合物进行X-射线晶体学研究，以期可以揭示CCK1R受体蛋白与配体分子间的相互作用模式，进而为靶向CCK1R受体蛋白的药物研发提供结构基础。

G蛋白偶联受体（G Protein-Coupled Receptors，GPCRs），是一大类细胞膜蛋白受体的统称，参与调节众多的细胞信号转导过程，现今市场上有超过40%的药物均以GPCR作为药物靶点。由于GPCR在细胞信号转导过程中发挥着至关重要的作用，因此其结构解析对于了解细胞信号转导的机制，有着重要的生物学意义，同时也将有利于靶向于GPCR的新型药物研发。胆囊收缩素Ⅰ型受体CCK1R属于GPCR超家族中的肽类受体亚家族，以胆囊收缩素为天然配体，主要分布于人体胃肠系统及神经系统内，并参与调节众多重要生理功能，例如在进食、焦虑、疼痛、记忆、神经内分泌调控、消化酶的分泌，以及神经退化等功能中发挥重要作用。.本项目成功运用sf9昆虫细胞重组表达目的蛋白CCK1R：首先，通过改造表达载体获得了产量高、均一度理想的蛋白样品；随后，通过配体筛选获得可以稳定结合蛋白样品的多个配体分子；经大规模结晶实验及条件筛选，成功获得了CCK1R分别结合lintitript、devazepide和NN9056的复合物晶体；最终，经X射线衍射获得三套完整的衍射数据，经数据处理后成功解析CCK1R结合三个配体的复合物晶体结构；进一步通过测定各突变体与配体的结合能力以及突变体对下游信号转导的影响，验证了结构模型并推测信号转导模式。相关研究成果以科研论文形式发表于Nature Chemical Biology（Zhang X. et al. Nature Chemical Biology, 2021），相关成果首次完整而全面的阐明了药物与受体相互作用的分子机制和信号转导过程。.CCK可以调控胃肠功能，如胃的排空、胃酸分泌、胆汁分泌、胆囊收缩等，同时可进一步通过神经系统调控食欲。因而，为了治疗胃肠疾病（如消化不良），针对CCK1R的特异性药物研发很早就已开始，并取得了一定的进展。但这些先导化合物，普遍存在多种缺陷，如生物口服利用度较低，血脑屏障穿透能力不强等。本项目成功解析CCK1R和不同配体复合物的高分辨晶体结构，对分析CCK受体家族的信号转导、配体识别机制有着极为重要的科学意义，最终为靶向该家族的原创药物研发提供重要支撑。