Nature:重大進展!首次解析出人突觸GABAA受體的三維結構,有望開發...

2020-12-03 生物谷

2018年7月4日/

生物谷

BIOON/---許多藥物---不論是合法的還是非法的---都作用於大腦中最為豐富和最為重要的神經遞質受體之一：A型GABA受體（type A GABA receptor, GABAA受體）。特別著名的是苯二氮平類藥物（benzodiazepine），它們用於外科手術期間的麻醉，並用於治療癲癇、焦慮和失眠。解析出這種受體的三維結構有朝一日可能導致人們開發出更好地治療這些疾病的方法。

GABAA受體與γ-氨基丁酸（GABA）結合，其中GABA是成年大腦中主要的抑制性或鎮靜性神經遞質。為了正常地發揮作用，大腦需要平衡刺激性信號和鎮靜性信號。GABAA受體功能障礙在以大腦中過度興奮為特徵的疾病（如癲癇）中發現到。除了鎮靜劑苯二氮平類藥物之外，GABAA受體是巴比妥類藥物、麻醉藥和酒精的常見靶標。所有的這些藥物都通過增加GABAA受體的活性而作用於大腦，從而進一步抑制大腦活動。

圖片來自UT Southwestern。


眾所周知，GABAA受體的三維結構很難利用X射線衍射晶體分析法解析出。長期以來，這種方法被認為是結構生物學的黃金標準。它需要蛋白結晶，這樣就能夠根據X射線衍射圖譜來確定蛋白結構。

在一項新的研究中，來自美國德克薩斯大學西南醫學中心的研究人員尋求低溫電鏡技術（cryo-EM）的幫助。他們利用cryo-EM技術首次成功地解析出GABAA受體結合到GABA和藥物氟馬西尼（flumazenil）上的三維結構。相關研究結果於2018年6月27日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Structure of a human synaptic GABAA receptor」。論文通信作者為德克薩斯大學西南醫學中心神經科學與生物物理學助理教授Ryan Hibbs博士。論文第一作者為Hibbs實驗室博士後研究員Shaotong Zhu博士。

這些研究人員在燒瓶中利用細胞表達人突觸GABAA受體並加以純化，並將電生理學實驗和利用cryo-EM技術獲得的結構信息結合在一起來測試地西泮（一種苯二氮卓類藥物）和氟馬西尼對這種GABAA受體的影響，其中氟馬西尼用於逆轉麻醉和治療苯二氮平類藥物過量Hibbs博士說，「我們能夠確定GABA如何選擇性地與這種受體結合，並解釋諸如苯二氮卓類藥物和氟馬西尼---它競爭性地作用於相同的位點上來逆轉苯二氮卓類藥物的效果---之類的藥物為何特異性地作用於這種受體上。這對於理解藥物結合機制和設計治療多種神經疾病的新藥產生深遠的影響。」（生物谷 Bioon.com）

參考資料：Shaotong Zhu, Colleen M. Noviello, Jinfeng Teng et al. Structure of a human synaptic GABAA receptor. Nature, Published online: 27 June 2018, doi:10.1038/s41586-018-0255-3

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