感覺自己睡了假覺？同日兩篇Nature：首次揭示褪黑素的受體結構

很多人會被睡眠問題所困擾，為了解決這一難題，他們將目光轉向了褪黑素補充劑。然而，科學家對於褪黑素在生物鐘中的作用並不是完全了解，這就給用於睡眠障礙的新葯開發帶來了困難。

化學教授Vadim Cherezov 圖片來源：南加州大學官網

近日，由美國南加州大學的Vadim Cherezov教授領導的國際科學家團隊，利用X射線自由電子激光（XFEL），首次揭示人類兩種褪黑激素受體的三維結構。這一研究為睡眠障礙的新葯開發以及受褪黑激素影響的其他健康問題打開了大門。研究結果同日以兩篇論文的形式發表在《Nature》雜誌上。

DOI：10.1038 / s41586-019-1144-0

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1141-3

來自「靈魂」的褪黑素

褪黑素是由大腦中的松果腺產生的。著名哲學家笛卡爾曾把它視為大腦和身體的「靈魂」。人類通過下丘腦附近的松果腺自然地對日光變化做出反應。當夜幕降臨時，腺體會產生更多的褪黑激素，提醒勞作一天的人們進入睡眠狀態。當黎明到來時，腺體會降低褪黑激素水平，提醒人們醒來迎接新一天的到來。

然而，現代都市生活使得許多人晝夜顛倒，晚上睡不著，白天醒不了。想睡不能睡的日子最是難熬。於是科學家們就目光對準了褪黑素的兩種受體——MT1和MT2。

褪黑素受體在人體中廣泛分布，包括大腦、視網膜、心血管系統、肝、腎、脾和腸道都有這兩種褪黑素受體。這就意味著褪黑素與多項人體功能有關。

雖然科學家們已經知道MT1受體在控制節律方面發揮重要作用，MT2受體與體內褪黑素的周期變化活性緊密相關。但是對兩種受體蛋白更為具體的差異還不甚了解，所以科研人員很難設計選擇性靶向MT1受體而不影響MT2的藥物。

論文作者、美國南加州大學的Vadim Cherezov教授表示：「我們的目標是向其他研究人員提供結構信息，這些研究人員可以用它來設計新的藥物化合物或研究這些受體在患者體內的突變。」

MT1和MT2受體

MT1和MT2是G蛋白偶聯受體（GPCR）的一種，在人體內大約有800種這樣的受體。G蛋白偶聯受體出現在細胞表面。它們充當電子郵件收件箱的作用，將信息傳遞到細胞以引發一連串的活動。

如今市場上約三分之一的藥物研發與GPCR有關。從這點來看，GPCR可以說是藥物研發的明星了。每種GPCR受體在調節體內功能方面具有不同的作用，其中許多對於人的基本生活至關重要。

但是到目前為止，世界各地的科學家已經獲得了的受體的結構還不到十分之一。蛋白質需要長到足夠大時才能獲取到清晰度足夠大的圖像，於是科學家們採用了獨特的方法來解決生長晶體和收集X射線衍射數據的問題。

褪黑素受體MT1的結構特徵

褪黑素受體MT2的結構特徵

「通過比較MT1和MT2受體的三維結構，我們可以更好地辨別區分這兩種受體的獨特結構差異，以及它們在生物鐘中的作用。」亞利桑那州立大學生物設計研究所的Wei Liu說，「有了這些知識，就可以更容易地設計出只能與一種受體結合的藥物樣分子，而不是兩種受體。這種選擇性結合很重要，因為它可以減少不必要的副作用。」

結語

Bridge Institute和USC Dornsife化學系的研究助理Linda Johansson說：「在MT2受體中發現了幾種與2型糖尿病相關的突變，理解這一點也很重要。」

這些3D結構還可以提高潛在新藥物治療的效率並減少其副作用。

沒有什麼事情是睡一覺解決不了，如果有，那就睡個好覺。

End

參考資料：

[1] A good night』s sleep may be in sight

[2] Researchers create the first maps of two melatonin receptors essential for sleep

[3] 《自然》：首次揭示褪黑素的受體結構，讓睡個好覺不再是夢

[4] Structural basis of ligand recognition at the human MT1 melatonin receptor

[5] XFEL structures of the human MT2 melatonin receptor reveal the basis of subtype selectivity

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