世界最强X射线激光破解细胞信号传导密码

由中国科学院上海医学研究所研究员徐华强领导的国际交叉小组成功地分析了磷酸化视紫红质和抑制素化合物的晶体结构，并破解了负责关闭GPCR传导信号的磷酸化密码。7月27日，相关研究成果作为封面文章发表在《细胞》杂志上。

生命的功能通过信号代码来体现或实现。g蛋白偶联受体(GPCR)是人体内最大的细胞膜表面受体家族。它通过两个主要的信号通路，即G蛋白和阻遏蛋白，负责细胞信号转导的“信号士兵”。当受到外部信号刺激时，GPCR激活G蛋白发出“开放”信号。“关闭”信号来自磷酸化代码——一旦——GPCR尾被磷酸化，它将激活阻遏蛋白并与其形成复合物，从而关闭传导信号。因此，GPCR磷酸化编码的识别和解释是细胞信号传导领域的一个重要科学问题。

据报道，2015年徐华强领导的交叉团队成功分析了GPCR和阻遏蛋白复合物的完整复合结构，并开始着手解决尾部高分辨率结构和结构磷酸化机制的关键问题。

“我们用世界上最强的x光激光清楚地看到了复合晶体的尾部结构信息，并分析了其尾部磷酸化募集和与阻遏蛋白结合的过程。”徐华强将研究过程比作生命密码的逐层解密。“为了验证磷酸化代码的普遍性，我们测试了96%的GPCR蛋白，发现70%-80%的GPCR“关闭”信号受磷酸化代码控制。”最后，通过一系列生物学功能的验证，破解了GPCR募集阻遏蛋白的磷酸化密码——GPCR募集并通过其尾部氨基酸的磷酸化与阻遏蛋白结合，发现该密码对整个GPCR蛋白质组是通用的。

据了解，结构生物学的重大突破往往与同步辐射光源和X射线*电子激光的结合密切相关。目前，世界上有六个这样的组合，分别位于德国、美国、日本、韩国、瑞士和意大利。“我们非常期待中国自己的主要科技基础设施，如正在建设和推广的软x光和硬x光*电子激光设备。”徐华强说:“这些大型科学平台可以为科学家提供更先进、更丰富的综合实验手段。”

据报道，该研究得到了国家“重大新药发现”重大项目、973项目、试点项目和国际项目的支持。合作研究机构包括加拿大多伦多大学、斯克里普斯研究所、德国德斯*电子激光科学中心、德国汉堡超快成像中心、加州大学洛杉矶分校、南加州大学、上海科技大学和范德比尔特大学。