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中国科学院上海药物研究所徐华强/赵丽华团队联合山东大学于晓/孙金鹏团队、浙江大学基础医学院张岩团队等，在《自然-通讯》（Nature Communications）上，在线发表了题为Structure insights into selective couplingof G protein subtypes by a class B Gprotein-coupled receptor的研究成果。科研人员在揭示B类GPCRs一个亚家族的两个受体激素识别、受体激活和G蛋白偶联的特异性机制基础上，解析了CRF2R分别与Go蛋白和G11蛋白的复合物三维结构，即B类GPCRs偶联Go和G11的首个复合物结构，系统性阐述了促肾上腺皮质激素释放因子受体偶联Gs、G11和Go蛋白的分子作用机制，为B类GPCRs的G蛋白选择性偶联激活机制奠定了研究基础。
GPCR是细胞表面受体家族中最大的一类，有800多个成员，调控着人体各种生命活动，且与疾病密切相关。有超过30%的药物作用于GPCR，因而GPCR被认为是最重要的药物靶点之一。其中，B类GPCR是一类多肽激素受体，包括促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）、胰高血糖素（GCG）、胰高血糖素样肽（GLP）、甲状旁腺激素（PTH）等15个激素受体。B类GPCR受体的信号激活过程通过与激动剂结合，偶联下游的G蛋白，主要介导Gs信号通路，同时可能介导Gαi/o、Gαq/11等信号通路，发挥着从身体生长发育到代谢调节和骨骼发育的广泛生理过程。B类G蛋白偶联受体（GPCRs）家族在荷尔蒙激素平衡中起着关键作用，是人类重大疾病，如癌症、糖尿病、抑郁症、心血管疾病以及骨质疏松等的重要药物靶点。因此，探索B类GPCRs的G蛋白选择性偶联激活机制，是B类GPCRs研究领域的重要科学问题。
促肾上腺皮质激素释放因子受体（Corticotropin-Releasing Factor Receptors）CRF1R和CRF2R是B类GPCRs的重要成员，两个不同的亚类在中枢和外周神经系统发挥重要作用，是焦虑、抑郁和心血管疾病的重要的药物靶点。2020年，徐华强/赵丽华/张岩团队在Molecular Cell上发表了CRF1R和CRF2R两个亚型在内源性配体UCN1激活下分别与Gs蛋白三聚体复合物的高分辨三维结构。研究揭示了配体识别不同受体的特异性机制，为针对压力应答、焦虑、抑郁和心脑血管疾病的药物研发提供了强有力的结构基础。2017年，于晓/龚瑶琴/孙金鹏团队在The Journal of Clinical Investigation上提出，胰岛β细胞分泌的UCN3，通过激活胰岛δ细胞上的CRF2R，构成胰岛内源性细胞环路的UCN3-CRF2R信号轴，且通过调控CUL4B/PRC2表观遗传复合物来维持胰岛功能稳态。不正常的阻断胰岛内源性UCN3-CRF2R这条通路导致糖尿病发生，而UCN3-CRF2R下游与G蛋白亚型偶联的机制和功能尚不清楚。
以此为基础，研究团队利用单颗粒冷冻电镜技术分别解析了分辨率为2.8埃和3.7埃的UCN1-CRF2R-Go和UCN1-CRF2R-G11复合物结构（图1a-c），比较了不同G蛋白（Gs、Go和G11）在CRF2R中结合界面的面积大小以及Gα的α5螺旋的C末端氨基酸侧链大小，发现C末端氨基酸Gs蛋白中的侧链最大、与受体形成的结合面积最大、相互作用也最多（G11蛋白次之，Go蛋白再次之），这与B类GPCRs偶联不同G蛋白的能力一致（Gs>Gq/11>Gi/o）。上述研究揭示了Gα的α5螺旋的C末端在CRF2R选择性偶联不同G蛋白中具有决定性作用（图1d-i）。目前，解析的所有激活构象的B类GPCRs具有与A类GPCRs不同的特征是在TM6的中部会呈近似90度的往外弯折，从而在胞质侧形成一个较大的结合口袋，利于G蛋白的结合，而这个较大的结合口袋可以与C末端氨基酸侧链最大Gs蛋白形成广泛的相互作用，更好地解释B类GPCRs家族中经典信号通路Gs蛋白偶联的分子基础，并推进了B类GPCRs在G11，Go信号通路的机制方面的研究进展。
CRF2R与不同G蛋白偶联的冷冻电镜结构以及对G蛋白选择性偶联分子机制
