近日，上?？萍即髮W(xué)iHuman研究所Kurt Wüthrich團(tuán)隊(duì)在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（Journal of the American Chemical Society）上發(fā)表了題為“Human Substance P Interactions with G Protein-Coupled Receptor NK1R Observed by NMR in Solution”的研究論文，利用液體核磁共振（NMR）技術(shù)結(jié)合功能活性實(shí)驗(yàn)，揭示了神經(jīng)激肽1受體（neurokinin 1 receptor, NK1R）與內(nèi)源性多肽激動(dòng)劑P物質(zhì)（substance P, SP）之間的動(dòng)態(tài)識(shí)別機(jī)制。

NK1R是介導(dǎo)P物質(zhì)生理功能的關(guān)鍵受體，與疼痛、炎癥及抑郁癥密切相關(guān)，其拮抗劑能高選擇性結(jié)合大腦中的NK1R，用于預(yù)防化療藥物引發(fā)的急性及遲發(fā)性惡心嘔吐。目前國(guó)內(nèi)已上市的NK1R拮抗劑包括阿瑞匹坦、福沙匹坦以及奈妥匹坦帕洛諾司瓊。盡管冷凍電鏡技術(shù)已獲得NK1R的主體構(gòu)象，但P物質(zhì)高度柔性的N端在已有結(jié)構(gòu)中一直缺失。為解決這一難題，研究團(tuán)隊(duì)在SP序列特定位點(diǎn)引入高靈敏的¹⁹F標(biāo)記核磁共振（¹⁹F-NMR）探針，在水溶液環(huán)境中成功捕捉了配體的動(dòng)態(tài)行為。

研究發(fā)現(xiàn)，P物質(zhì)與受體結(jié)合呈現(xiàn)獨(dú)特的動(dòng)態(tài)識(shí)別特征：C端為主要結(jié)合與錨定位點(diǎn)，與NK1R形成穩(wěn)固結(jié)合并表現(xiàn)出受限構(gòu)象；而N端在受體結(jié)合后仍保持高度柔性。功能實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，盡管N端不形成穩(wěn)定結(jié)合，其與受體表面的短暫相互作用卻對(duì)維持配體活性至關(guān)重要。利用NMR動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，研究揭示了P物質(zhì)在水溶液自由態(tài)與膠束表面非特異性結(jié)合態(tài)之間存在快速交換，而非特異性結(jié)合態(tài)與特異性結(jié)合受體復(fù)合態(tài)之間則表現(xiàn)為慢速交換，這一發(fā)現(xiàn)為理解配體識(shí)別與藥物結(jié)合速率提供了重要補(bǔ)充。該研究填補(bǔ)了靜態(tài)結(jié)構(gòu)難以呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)信息空缺，為闡釋NK1R激動(dòng)劑的結(jié)合穩(wěn)定性與動(dòng)力學(xué)機(jī)制提供了關(guān)鍵證據(jù)，也為靶向NK1R的新藥設(shè)計(jì)與藥物作用機(jī)制解析提供理論基礎(chǔ)。

上?？萍即髮W(xué)iHuman研究所/生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2021級(jí)博士研究生葛浩毅為第一作者，2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、上?？萍即髮W(xué)特聘教授Kurt Wüthrich為通訊作者。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c12553