在一項新的研究中,來自中國上海科技大學iHuman研究所和復旦大學藥學院的研究人員解析出人胰高血糖素樣肽-1受體(glucagon-like peptide-1 receptor, GLP-1R)的分子結構。相關研究結果于2017年5月17日在線發表在Nature期刊上,論文標題為“Human GLP-1 receptor transmembrane domain structure in complex with allosteric modulators”。論文通信作者為上海科技大學iHuman研究所創始所長Raymond C. Stevens特聘教授、副所長劉志杰(Zhi-Jie Liu)教授和復旦大學藥學院院長王明偉(Ming-Wei Wang)教授。
GLP-1R是B型G蛋白偶聯受體(G protein-coupled receptor,GPCR)家族成員之一,也是2型糖尿病的一種廣為人所知的藥物靶標。舉例說明,幾種針對這種靶標的肽類藥物已在市場上銷售,這些藥物每年的總體銷售額為幾十億美元。在全世界,與治療糖尿病及其并發癥相關的成本一年超過2000億美元。糖尿病在全世界以驚人的速度在增加,近期最為顯著的增加發生在中國。
GLP-1R的結構是在與負變構調節物(negative allosteric modulator, NAM)結合在一起時被解析出來的。NAM通過插入到GLP-1R的螺旋VI和VII之間的凹陷處來阻止它被激活,而正變構調節物(positive allosteric modulator, PAM)主要結合到GLP-1R的螺旋V和VI之間的空間上來激活它。Stevens說,“這種結構是GPCR藥物開發的最高目標之一。”
幾十年來,很多制藥公司積極地尋找替換這些肽類藥物的口服小分子藥物。上海科技大學iHuman研究所宋高潔副教授說,“考慮到結合肽類分子的GPCR存在多種連接點,開發針對它們的小分子藥物特別充滿挑戰。”
王明偉教授說,“這項主要任務起始于2002年,當時我們正在尋找GLP-1R的小分子拮抗劑。我們在開發首個口服的活性GLP-1R拮抗劑Boc5上遭受到的失敗經歷讓我們作出結論:高分辨率結構生物學是藥物可靶向性(drugability)的優選解決方案。”