血栓被稱為生活中的“隱形殺手”，可在任何年齡、任何時(shí)間發(fā)生，發(fā)病率高且隱匿性強(qiáng)，如果不能得到及時(shí)、規(guī)范的診治，將嚴(yán)重危及生命。血栓的形成依賴于血小板的活化和聚集。抑制血小板的活化和聚集是抗栓治療的主要手段之一，因此與之相關(guān)的酶和受體的結(jié)構(gòu)功能研究，以及相關(guān)藥物開(kāi)發(fā)一直是研究熱點(diǎn)。蛋白酶激活受體1（Protease-activated receptors 1，PAR1）是血小板上主要的凝血酶受體，在血小板活化、聚集以及血栓形成中發(fā)揮重要作用，是已確證的重要抗栓藥物靶標(biāo)。通常情況下，GPCR的內(nèi)源性激動(dòng)劑都是游離的分子，而PAR家族受體采取了一種獨(dú)特的激活機(jī)制：凝血酶識(shí)別并特異性切割受體N端，并暴露出一個(gè)新的N端，新暴露的N端隨后作為栓配體，通過(guò)分子內(nèi)相互作用與受體結(jié)合并激活受體（圖a）。由于該家族受體仍未有激活態(tài)結(jié)構(gòu)報(bào)道，其栓配體偶聯(lián)機(jī)制、受體激活機(jī)制以及G蛋白結(jié)合機(jī)制仍然未知，阻礙了靶向該家族受體的藥物研究進(jìn)程。

2024年7月12日，浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院張巖/毛春友團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海藥物研究所徐華強(qiáng)團(tuán)隊(duì)，在Cell Research上發(fā)表了題為 “Structural Basis of Tethered Agonism and G protein coupling of Protease-Activated Receptor” 的研究論文，報(bào)道了人源PAR1獨(dú)特的栓配體結(jié)合激活機(jī)制和G蛋白選擇性機(jī)制，為開(kāi)發(fā)新型靶向PAR1的G蛋白選擇性藥物提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

本研究利用單顆粒冷凍電鏡技術(shù)分別解析了栓配體激活的人源PAR1受體與下游Gq蛋白及Gi蛋白復(fù)合物的高分辨電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率分別為3.0埃和3.2埃。結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，PAR1的栓配體采取了與粘附類受體完全不同的結(jié)合模式，PAR1的栓配體僅由六個(gè)氨基酸組成，但與受體的N端、ECL2、TM6和TM7等位置形成了廣泛的相互作用，并與ECL2形成了額外的β-sheet（圖b）。經(jīng)過(guò)序列比對(duì)和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這一配體識(shí)別機(jī)制在PAR家族中十分保守，提示該家族受體可能具有相同的配體識(shí)別機(jī)制。

區(qū)別于其他的A類GPCR受體，PAR1的激活過(guò)程沒(méi)有明顯的TM6下端外擴(kuò)，而表現(xiàn)為TM6和TM7的整體向下平移（圖c）。配體占據(jù)一個(gè)很淺的胞外口袋，并通過(guò)受體上端的一系列具有較大側(cè)鏈的氨基酸殘基，包括H3366.58, Y3376.59, Y3537.35, F2715.39, Y1833.33, F1823.32, M1863.36等將激活信號(hào)從胞外傳遞到胞內(nèi)（圖d）。

開(kāi)發(fā)選擇性拮抗某一特定信號(hào)通路的藥物一直是PAR1藥物研發(fā)的重點(diǎn)。本研究通過(guò)PAR1與Gq和Gi蛋白復(fù)合物結(jié)構(gòu)的解析和功能驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)PAR1的ICL2和ICL3在Gq的結(jié)合中發(fā)揮重要作用，而對(duì)Gi的結(jié)合影響較小（圖e）。ICL2和ICL3在PAR1在G蛋白結(jié)合過(guò)程中表現(xiàn)出的差異，對(duì)開(kāi)發(fā)選擇性拮抗PAR1的Gq信號(hào)的藥物提供了新的設(shè)計(jì)位點(diǎn)和分子基礎(chǔ)。

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士生郭嘉，周云利為論文共同第一作者；浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院張巖教授，上海藥物研究所徐華強(qiáng)研究員，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院毛春友研究員為共同通訊作者；上海藥物研究所謝欣研究員和郭世猛博士為文章提供了重要支持；中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所冷凍電鏡平臺(tái)、浙江大學(xué)冷凍電鏡中心為數(shù)據(jù)收集給予了大力支持；研究工作得到了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金的資助。

張巖/毛春友團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期招聘博士后、技術(shù)員。有意向者請(qǐng)將詳細(xì)個(gè)人簡(jiǎn)歷及相關(guān)附件發(fā)送至zhang_yan@zju.edu.cn和maochunyou@zju.edu.cn，郵件標(biāo)題注明：應(yīng)聘某某崗位+本人姓名。