摘 要

本发明公开了一种改造型GPR75及其用途。本发明提供了一种改造型GPR75，所述改造型GPR75包含：第一结构域，所述第一结构域包含源自β2肾上腺素受体的氨基酸序列；和第二结构域，所述第二结构域为在野生型GPR75中缺失第五跨膜螺旋和第六跨膜螺旋之间的无规则序列以及N端、C端的无规则序列、并通过源自BRIL融合蛋白的氨基酸序列连接在所述第五跨膜螺旋和所述第六跨膜螺旋之间的结构域。本发明提供的改造型GPR75可用于GPR75结构解析、荧光分子标记、磷酸化多肽或信号蛋白的融合、GPR75活性分析、核酸编码小分子库筛选、计算机辅助的药物设计和药物筛选。

背景技术

G蛋白偶联受体是人体最大的一类细胞膜受体。人类基因组计划的完成，为分析该家族成员的分布、序列及功能提供了基础

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。人体有超过800个G蛋白偶联受体成员，其中约有370个非嗅觉类G蛋白偶联受体和超过400个嗅觉类受体。这些G蛋白偶联受体被分为六个亚家族，视紫红质家族（rhodopsin family）、粘附家族（secretin family）、分泌素受体家族（secretin family）、谷氨酸受体家族（glutamate family）、卷曲家族（Frizzledfamily）以及味觉家族（Tasted family）。不同的G蛋白偶联受体参与介导生物体的一系列重要的生物功能，从化学感知识别（视觉、嗅觉、味觉）到内分泌分子相关的调节等

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。功能的重要性源于该家族的受体能够识别多样性的配体，常见的配体包括单胺类（多巴胺、去甲肾上腺素、血清素、组胺），氨基酸递质类（谷氨酸、γ-氨基丁酸），多肽类（速激肽类、神经降压素、生长激素抑制素、胰酶分泌素、胰高血糖素样肽-1、内分泌释放因子），脂衍生物类（溶血磷脂酸、磷酸鞘氨醇、类花生酸）和气味等。统计表明，FDA批准上市的临床药物中，约占总数35%的药物靶向约135个不同的G蛋白偶联受体

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。正在进行的临床研究中，有20%以上的测试药物均靶向G蛋白偶联受体

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。尽管如此，有50%左右的非嗅觉类G蛋白偶联受体可能是潜在的疾病治疗靶点，仍然没有相关的新药临床测试，这有待进一步的开拓和研究。由此可见，G蛋白偶联受体家族成员在新药研发领域的价值和潜力。

GPR75（G蛋白偶联受体75，G protein-coupled receptor 75）属于G蛋白偶联受体家族成员，其内源性激动剂配体包括代谢产物20-HETE

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以及趋化因子CCL5/RANTES

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。GPR75在大量细胞类型中具有表达分布，其中在胰岛中表达的GPR75，通过CCL5的激活，调控胰岛素释放，参与调控人体内的葡萄糖稳态

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。另外，发表于科学杂志的大数据研究表明，GPR75基因参与调节小鼠的肥胖，是临床上重要的肥胖治疗靶点

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。人类的GPR75基因含有540个氨基酸，具有G蛋白偶联受体家族成员典型的7次跨膜特征

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，受体C端具有约140个氨基酸长度的无规则卷曲序列。由于其较长的无规则卷曲，以及缺少天冬氨酸/精氨酸/酪氨酸（DRY）模体，被归类于非典型的趋化因子受体（ACRs）

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。CCL5激活细胞膜上的GPR75受体造成细胞内磷脂酶C介导的IP3（三磷酸肌醇，inositol triphosphate）及Ca

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浓度上调

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。

2017年，诺贝尔化学奖授予三位在冷冻电镜技术开发过程中作出卓越贡献的科学家

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，这标志着结构生物学领域进入一个新时代

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。同年，冷冻电镜技术被应用于受体-G蛋白复合物的结构解析。随后的4年时间，相继有大约45个独立的受体-G蛋白复合物的高分辨率结构被解析

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。

基于结构的药物设计是对传统新药研发方案的革新

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。近20年来，G蛋白偶联受体结构研究领域发生天翻地覆的变化。2000年，第一个高分辨率G蛋白偶联受体-视紫红质的结构被解析，为该领域的结构和功能研究奠定了基础

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。2007年，Brian Kobilka教授与其合作者利用抗体稳定受体的构象或者利用融合T4溶菌酶的方法

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，成功解析了β2肾上腺素受体的高分辨率晶体结构。2011年，Brian Kobilka教授实验室进一步地解析了激动剂-β2肾上腺素受体-Gs蛋白三元复合物的晶体结构

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，他也因此与他导师Robert J. Lefkowitz共享了2012年诺贝尔化学奖。在传统的蛋白质晶体学时代，约50个左右独立的G蛋白偶联受体晶体结构被解析。高分辨率的结构信息，为基于结构的药物设计奠定了基础。最著名的例子之一是，Brian Kobilka教授与其合作者利用μ阿片受体的高分辨率晶体结构，对超过300万个小分子化合物进行分子对接，最终获得了具有较低副反应的阿片类镇痛药物PZM21

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。

在AI赋能创新药研发的时代，如何利用蛋白质的序列信息进行结构解析工作，并基于计算机辅助的药物设计（computer-aided drug design，CADD）或基于分子结构的药物设计（structure-based drug design，SBDD）思路，进行活性小分子药物的设计和筛选，亟需创新性的新思维和新方案。

为了针对GPR75受体开发靶向性的药物分子，我们需要对GPR75受体进行结构解析工作。近年来，领域内主流的结构研究手段是利用激动剂-G蛋白偶联受体-G蛋白形成三元复合物，解析受体的激活态结构。据报道，人体内的GPR75受体在控制肥胖方面具有重要的作用，人类GPR75受体截断体表现出较低的肥胖比例。在鼠内敲除GPR75能够显著的抑制肥胖，并增强高脂肪饮食模型鼠的血糖控制

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。抑制GPR75受体的活性被建议为临床上控制肥胖的一种策略。为了能够靶向GPR75受体并开发具有临床药用价值分子，需要使用抑制剂。因此，获得非激活态的受体结构，并针对其开发特异性的受体活性抑制剂极具挑战。