[01130492]GRK4亚族分子二聚化及其对GPCR信号转导调控的机制

G 蛋白偶联受体激酶（GRK）通过磷酸化细胞表面的 G 蛋白偶联受体（GPCR）参与神经传导、心血管和呼吸道平滑肌调节、水钠平衡、激素代谢、胚胎发育等 等十分广泛的生理活动。因此,GRK的研究为发现疾病治疗新靶点提供了重要 思路。普遍认为,GRK以单体形式存在并发挥作用。但是,近来解析的晶体结构显示在胞膜结合蛋白 GRK6 的RGS 结构域中存在一个由疏水性氨基酸 Ile 、Met165、Tyr166 和 Phe527 组成的同源二聚化作用界面,此界面在同为胞膜蛋白的GRK5 分子中高度保守,而在胞浆蛋白 GRK4 分子中差异较大, 提示 GRK5/6 分子可能在细胞内存在同源二聚化、并影响其亚细胞分布。由于定位细胞膜是GRK 磷酸化受体分子的前提条件,因此,二聚化可能是 GRK 调控GPCR 的重要 机制之一。到目前为止,还未有 GRK 在细胞内形成二聚体的报道。 主要工作内容包括： （1）从细胞水平直接观察（BiFC 及竞争性BiFC、FRET 等技术）和体外生化实验（Co-IP、细胞组分等）二个层面确证了细胞内GRK5/6 分子二聚 化; （2）结合点突变、亮氨酸拉链等技术确定GRK5 分子RGS 结构域 中的Met165-Phe166、GRK6 的Ile39-Met165-Tyr166-Phe527 等位点的疏水基团在GRK 分子二聚化中起关键作用; （3）胞膜蛋白GRK5 和GRK6 分子的胞膜定位受其二聚 化作用的直接影响,GRK5 同源二聚化作用调控GPCR 底物受体（PAR-1 ）的信 号转导功能; （4）新发现GRK6 分子的胞膜-胞核穿梭转运现象,初步锁定了其 潜在调控区。以此为基础,2014年申报一项新的国家自然科学基金项目,较既定工作目标有突破。 研究工作的主要成果已分别发表在美国《Molecular Biology of the Cell 》（2014 年7 月,IF 4.466）和投稿美国《Journal of Cellular Biochemistry 》杂志。 本项目 研究首次报道,GRK5 和GRK6 在活细胞内可以形成分子同源二聚体,并通过同源二聚化作用介导其胞膜定位、调控相关 GPCR 信号转导。这一研究成果不仅直 接回答了 GRK 是否能够在细胞内形成二聚体这一悬而未决的重要理论问题,同时还成功鉴定GRK5 和GRK6 二聚化作用相关的关键基团,为深入揭示GRK 调 控GPCR 信号转导的机制、寻找新的 GPCR 信号通路干预靶点提供了新思路。