GLP-1R?結(jié)構(gòu)和功能

胰高血糖素樣肽1受體(GLP-1R)是B類G蛋白偶聯(lián)受體家族的成員(1)。人GLP-1R由463個(gè)氨基酸組成，包括七個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域和一個(gè)N末端信號(hào)肽，在運(yùn)送至細(xì)胞膜時(shí)會(huì)被切割(2)。GLP-1R和其他B類G蛋白偶聯(lián)受體的典型結(jié)構(gòu)特征是大的N末端細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域(ECD)。B類G蛋白偶聯(lián)受體通常通過(guò)稱為雙結(jié)構(gòu)域模型的機(jī)制結(jié)合它們的肽配體，其中ECD結(jié)合GLP-1的C末端螺旋，跨膜結(jié)構(gòu)域(TMD)結(jié)合GLP-1的N末端區(qū)域-1(3,4,5)。已知TMD內(nèi)的極性殘基調(diào)節(jié)受體的信號(hào)傳導(dǎo)偏向(3)，而跨膜螺旋邊界和細(xì)胞外表面是激動(dòng)作用的觸發(fā)器(4)。GLP-1R在胰腺和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中高表達(dá)，但在腸道、腎臟、肝臟、心臟、肌肉和PNS中表達(dá)水平較低(6)。

胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)是GLP-1R的天然配體。它是一種由31個(gè)氨基酸組成的長(zhǎng)肽激素(7)，主要由遠(yuǎn)端小腸中的L細(xì)胞內(nèi)分泌、胰腺中的α細(xì)胞以及位于腦干尾部孤束核中的前胰高血糖素原(PPG)神經(jīng)元分泌(6)。GLP-1與其受體GLP-1R相互作用并調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)。因此，它是2型糖尿病(T2D)治療的一個(gè)極具吸引力的目標(biāo)。GLP-1或GLP-1R激動(dòng)劑顯示出多種多樣的生理功能，如下圖所示。

此圖使用 Biorender.com 創(chuàng)建。圖片改編自Saraiva, FK 和 Sposito, A. 發(fā)表于 2014 年的期刊 Cardiovascular Diabetology 中的文章，文章標(biāo)題為 "Cardiovascular complications in patients with diabetes: a review"。原始文章鏈接為：http://www.cardiab.com/content/13/1/142。

GLP-1R?信號(hào)傳導(dǎo)

GLP-1與GLP-1R的結(jié)合會(huì)激活下游信號(hào)級(jí)聯(lián)，有效促進(jìn)胰島素分泌并抑制胰高血糖素的釋放。GLP-1R的下游激活可快速激活腺苷酸環(huán)化酶并增加cAMP的分泌。cAMP可直接激活蛋白激酶A（PKA）和cAMP調(diào)節(jié)的鳥嘌呤核苷酸交換因子2（Epac2），二者協(xié)同作用產(chǎn)生下游信號(hào)，導(dǎo)致胰島素分泌增加。GLP-1R的激活還可通過(guò)PKA激活的肌醇1,4,5三磷酸受體和Epac2激活的蘭尼堿受體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+，進(jìn)而增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+。因此，GLP-1R不僅能與Gαs偶聯(lián)，還能與其他Gα亞型（包括Gαi和Gαq）偶聯(lián)。GLP-1R還可通過(guò)G蛋白非依賴性途徑（即β-抑制蛋白介導(dǎo)）發(fā)出信號(hào)。

GLP-1 信號(hào)還通過(guò) β 細(xì)胞中的 cAMP/PKA 依賴性通路抑制電壓依賴性 K+ (Kv) 通道，從而降低 Kv 電流并防止 β 細(xì)胞復(fù)極化。這使得電壓依賴性 Ca2+ 通道 (VDCC) 打開(kāi)，Ca2+ 流入胰島素從 β 細(xì)胞中分泌 (13)。因此，cAMP 產(chǎn)生和 Ca2+ 流入的結(jié)合是胰島素生物合成和分泌的重要組成部分 (10)。

GLP-1R?作為糖尿病和其他疾病的靶點(diǎn)

2型糖尿病，也稱為成年型糖尿病，是全球人群中最常見(jiàn)的糖尿病類型之一，影響超過(guò)4.5億人，相當(dāng)于全球人口的6%以上。該疾病的發(fā)生是由于遺傳和生活方式因素的結(jié)合，導(dǎo)致胰腺β細(xì)胞產(chǎn)生胰島素的缺陷，以及對(duì)位于身體周圍和中央組織的胰島素受體的吸收產(chǎn)生抵抗。長(zhǎng)期的高血糖以及相關(guān)的不良代謝特征，如血脂異常和慢性炎癥，最終會(huì)導(dǎo)致一系列健康問(wèn)題，如心血管疾病、周圍神經(jīng)病變、糖尿病酮癥酸中毒、糖尿病視網(wǎng)膜病變和糖尿病腎病。目前，已有的抗糖尿病藥物通過(guò)增加身體對(duì)胰島素的敏感性、增強(qiáng)胰島素分泌或減少腎葡萄糖重吸收來(lái)改善血糖控制。然而，這些藥物會(huì)引起過(guò)多的副作用，例如體重增加、水腫、腸道不適和低血糖癥等 (2)。

近年來(lái)，胰高血糖素樣肽 1 受體激動(dòng)劑 (GLP-1RAs) 已被廣泛應(yīng)用于治療糖尿病和肥胖癥，這些藥物已被證明是安全有效的。激活 GLP-1R 后，會(huì)引發(fā)下游信號(hào)通路，從而降低血糖水平，包括增加胰島素分泌、減少胰高血糖素分泌以及提高胰島素敏感性，減輕體重并增加飽腹感 (2)。由于 GLP-1RA 可以通過(guò)葡萄糖依賴性刺激胰島素分泌，因此其低血糖的風(fēng)險(xiǎn)較低。到目前為止，GLP-1RA 是唯一被批準(zhǔn)用于降低血糖的 G 蛋白偶聯(lián)受體 (GPCR) 配體 (2)。

目前多種 GLP-1RA 和類似物，如 Exendin-4 和利拉魯肽，已成功用于治療 T2D (7)。利拉魯肽于2014年成為首個(gè)在美國(guó)市場(chǎng)上引入的用于治療肥胖和體重管理的 GLP-1RA 藥物 (12)。GLP-1RA 的治療效益已經(jīng)超越了 T2D 和肥胖的治療。研究表明，GLP-1RA 可以通過(guò)降低血壓、刺激神經(jīng)細(xì)胞分化和抑制神經(jīng)炎癥，以及抑制肝臟炎癥來(lái)改善心血管健康 (7)。此外，GLP-1 和 GLP-1RA 還表現(xiàn)出通過(guò)逆轉(zhuǎn)許多與抑郁癥相關(guān)的適應(yīng)不良大腦變化，從而發(fā)揮抗抑郁作用的潛力 (13)。

除了美國(guó)FDA批準(zhǔn)的 GLP-1RA 外，目前還有 GLP1/胰高血糖素雙激動(dòng)劑（Cotadutide，BI 456906）、GIP/GLP1雙激動(dòng)劑（Tirzepatide，GIP/GLP肽I和II）、GIP/GLP1/胰高血糖素三激動(dòng)劑（HM15211，GGG 三激動(dòng)劑）和 GLP1R 激動(dòng)劑（Efpeglenatide，Rybelsus）正在進(jìn)行針對(duì) T2D、肥胖癥和 NASH 治療的 1-III 期臨床試驗(yàn) (12)。GIP（葡萄糖依賴性促胰島素多肽或胃抑制多肽）是一種腸道激素，作用于其受體 GIP-R 以刺激胰島素分泌。因此，GLP-1RA 和 GIP-RA 可能成為治療多種疾病的潛在方法。

特色產(chǎn)品

GLP-1R/CRE (Luc) 報(bào)告基因 – HEK293 重組細(xì)胞系

這種 HEK293 細(xì)胞系被設(shè)計(jì)用于在細(xì)胞表面激活 GLP-1R 時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的熒光素酶信號(hào)。它可用于測(cè)試多種重組 GLP-1 及其受體激動(dòng)劑的活性。該細(xì)胞系是篩選 GLP-1 激動(dòng)劑活性候選分子和確定 EC50 劑量的理想選擇。

References:

(1) Dillon JS, et al. 1993. Endocrinology. 133 (4):1907–10.

(2) Marzook A, et al. 2021. Front Endocrinol.?12:678055. doi: 10.3389/fendo.2021.678055

(3) Wootten D, et al. 2016. Molecular Pharmacology. 89 (3):335–47.

(4) Wootten D, et al. 2016. Cell. 165 (7):1632–1643. doi:10.1016/j.cell.2016.05.023

(5) Yang D, et?al. 2016.?J Biol Chemistry.?291?(25):12991–3004.

(6) Rowlands J, et al. 2018. Front Endocrinol. 9:672. doi: 10.3389/fendo.2018.00672

(7) Zhao X, et al. 2021. Front Endocrinol. 12:721135. doi: 10.3389/fendo.2021.721135

(8) Carlessi R,?et al.?2017.?Sci Rep?7,?2661.

(9) Portha B, et al. 2011. Exp Diabetes Res. 2011:376509. doi: 10.1155/2011/376509.

(10) Cassandra Koole, et al. 2013.?Molecular Endocrinology, 27:1234–1244.

(11)?https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/diabetes

(12) Müller TD, et al. 2022. Nat Rev Drug Discov. 21:201–223 (2022).

(13) Detka J, and G?ombik K. 2021. Pharmacol Rep.?73:1020–1032.

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