肾素前体受体调控血压的结构生物学机制研究

人体血压主要是受肾素-血管紧张素系统（RENIN-ANGIOTENSIN SYSTEM）的调节。这个系统通过多个密切相关蛋白的协同作用来控制血管紧张素的释放。该系统的不平衡往往导致高血压疾病和相关的心血管疾病。本研究项目计划通过结构生物学和生物化学的手段来研究这个系统中血管紧张素(ANGIOTENSIN)产生和释放的生理机制,着重研究肾素前体受体(PRORENIN RECEPTOR)是如何在细胞表面激活肾素前体（PRORENIN），以及促进肾素(RENIN)和血管紧张素原(ANGIOTENSINOGEN)之间的相互作用的。对这些参与血压调节的蛋白质结构的深入了解,将提高我们对血压调控机制的认识,为设计出新型的抗高血压,抗心血管疾病的药物打下坚实的基础。

肾素-血管紧张素系统是血压调控的中心, 对该系统分子机制的研究对高血压心血管疾病的防治有重要的指导意义.本项研究计划主要包含四个目标：1。制备并结晶重组PRR和PRR片断，并研究其特性；2。获得肾素原及其和PRR的晶体结构；3。获得高分辨率的肾素/血管紧张素原复合物的晶体结构；4。尝试获得PRR/肾素/ 血管紧张素原三联体复合物的晶体结构。在研究过程中针对我们这四个目标做了系统研究，基本完成了前3个目标，用多种重组表达体系制备了PRR和PRR片断，并研究了其与肾素及肾素原的相互作用；解析了3个肾素原（人源，小鼠，大鼠）晶体结构； 获得高分辨率的人源糖基化的血管紧张素原晶体结构以及肾素/血管紧张素原复合物的晶体结构；但由于重组的PRR在体外不能和肾素原形成稳定复合物，我们没有完成目标4。.本项研究的主要主要进展和成果：.1.我们获得高分辨率的肾素/血管紧张素原复合物的晶体结构。在我们的前期研究结果中获得了一个血管紧张素原（3.1埃）以及一个低分辨率的复合物晶体结构（4.5埃）1，在本项研究中我们制备了真核细胞表达的血管紧张素原和肾素，获得高分辨率的人源糖化的血管紧张素原晶体结构（2.3埃）以及它和肾素复合物的晶体结构（2.55埃）。这两个结构阐明血管紧张素原Asn14位是糖基化的（Fig1B）且在复合物形成过程中N端肽段发生较大构象变化及位移。同时复合物晶体结构也阐述了精细的分子间相互作用界面（Fig1）。 在这基础上我们也对糖基化位点以及界面的参与相互作用的氨基酸基团做了突变研究，检测其是否影响肾素对血管紧张素原的切割（Fig 2）。这些结果的获得具体阐述了在人体内肾素和血管紧张素原是如何相互作用的以及他们的相互作用受到哪些因素的调节，这为设计新型的干预血管紧张素I的释放从而治疗高血压疾病的小分子化合物提供了靶标。相关文章投稿中。.2．我们解析了三个物种的肾素原晶体结构， 阐述了它们的体外结合机制的异同。相关文章待投稿。.3. 我们系统地尝试用原核和真核表达体系表达纯化重组肾素受体（PRR）并鉴定其与肾素原的相互作用。根据我们现有的研究结果发现PRR在体外以二聚体的形式存在，但PRR在体外和肾素的亲和力较低，因吃我们推测它在人体内可能不是有效的肾素受体。我们的这些发现与一些质疑该蛋白是否在体内通过结合肾素原起作用的文献相吻合。