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在一项新的研究中，由英国伯明翰大学的Davide Calebiro教授领导的一个国际研究小组利用先进的显微镜技术首次以前所未有的细节观察到了像空中交通管制员一样发挥作用的管理着进出人类细胞的信号流的蛋白。他们观察到这种称为β-arrestin的蛋白是如何工作的。相关研究结果于2023年5月4日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Plasma membrane preassociation drives β-arrestin coupling to receptors and activation”。
β-arrestin参与控制G蛋白偶联受体（GPCR）的活性，其中GPCR是人体中最大的一组受体，介导许多激素和神经递质的作用。因此，GPCR是药物开发的主要靶标，目前所有的治疗药物中有30%至40%靶向这些受体。一旦GPCR被激活，β-arrestin就会在一种称为脱敏（desensitization）的过程中抑制这种信号传导，不过它也可以介导自己的信号。
这项新的研究意外地发现β-arrestin将自己附着在细胞外膜上，等待荷激素或神经递质到达受体。令人惊讶的是，β-arrestin和活性受体之间的相互作用比以前认为的要动态得多，从而可以更好地控制受体介导的信号传导。
Calebiro说，“在我们的研究中，我们使用了我们实验室开发的创新单分子显微镜和计算方法，首次以前所未有的细节观察单个β-restin分子如何在我们的细胞中工作。我们揭示了一种新的机制，解释了β-arrestin如何能够与细胞质膜上的受体有效地相互作用。这类蛋白就像空中交通管制员一样，当受体被一种激素或神经递质激活时，它们就会感知，从而调节我们细胞内的信号流。通过这样做，它们在信号脱敏中发挥了关键作用，其中信号脱敏是一种基本的生物过程，使我们的机体能够适应长时间的刺激。这些结果非常出人意料，可能为心力衰竭和糖尿病等疾病的新型治疗方法或开发更有效和更耐受的镇痛剂铺平道路。”
图片来自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.04.018。
开拓性的研究方法可能导致新型药物疗法的出现
这项研究中开发的新型单分子显微镜和计算方法可能为未来的药物开发提供一种重要的新工具，使得科学家们能够以前所未有的细节直接观察治疗性药物如何调节活细胞中的受体活性。在未来，由Calebiro教授领导的COMPARE研究人员计划将目前的管道进一步自动化，使其能够用于筛选新型药物，如目前正在开发的治疗疼痛的偏向性阿片类药物。
论文共同第一作者、伯明翰大学的Zsombor Koszegi博士说，“能够第一次看到单个受体和β-restin在我们细胞中如何发挥作用是非常令人兴奋的。我们的发现非常出乎意料，使我们对β-arrestin协调受体信号传导的方式的理解达到了一个全新的水平，对细胞生物学和药物发现有重大影响。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Jak Grimes et al. Plasma membrane preassociation drives β-arrestin coupling to receptors and activation. Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.04.018.
