中國科學(xué)家破解“受體GHSR - 1α開關(guān)”分子機(jī)制

2003年，樓秀余在原中國軍事科學(xué)院副院長高銳將軍的鼎力舉薦下，投身于中國科學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)研究所郭禮和教授門下，參與國家“七五”“八五”HGH重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目的后續(xù)研究工作。秉持這份執(zhí)著，他于2003年個(gè)人出資籌建上海舒澤生物科技研究所，并聯(lián)合中國科學(xué)院、中國軍事科學(xué)院的科研人員，正式開啟了中國在基因重組人類生長激素（HGH）抗衰老領(lǐng)域應(yīng)用的“科研征程”。

彼時(shí)，全球HGH抗衰老領(lǐng)域受限于歐美注射“HGH凍干粉”針劑這種外源性補(bǔ)充的固定模式。

2004 - 2005年，為攻克“蛋白質(zhì)藥物無法口服”這一全球性難題，樓秀余團(tuán)隊(duì)深入剖析了上萬種高分子材料在不同pH值電解質(zhì)溶液中的成膜特性，并反復(fù)開展實(shí)驗(yàn)，旨在尋覓一種能為生物活性蛋白提供防護(hù)、使其免受胃酸和蛋白酶破壞的高分子材料，宛如為生物活性蛋白披上“防護(hù)屏障”。

經(jīng)過兩年的潛心研究，成果如期顯現(xiàn)。樓秀余團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“大分子包裹技術(shù)”，成功為活性蛋白構(gòu)筑“胃酸防護(hù)層”，使HGH活性蛋白的生物利用度從不足10%大幅提升至80%以上，一舉攻克蛋白質(zhì)藥物無法口服的全球性難題。

2005年7月31日，在北京人民大會(huì)堂舉行的“和平頌”軍民聯(lián)誼會(huì)上，樓秀余團(tuán)隊(duì)運(yùn)用“大分子包裹”與“脂質(zhì)體包埋”技術(shù)研制的成果“年輕樂”HGH多肽口服膠囊，被贈(zèng)予參會(huì)的百位抗戰(zhàn)老兵。他謙稱：“這是晚輩以科技向英雄致敬。”

2008年，為解決長期外源補(bǔ)充HGH所產(chǎn)生的依賴性問題，樓秀余大膽提出“內(nèi)源性激活（HGHI）”理論，即“促使身體自身產(chǎn)生HGH”。這一構(gòu)想在當(dāng)時(shí)被不少同行質(zhì)疑為“異想天開”，但他始終堅(jiān)定不移。樓秀余帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)投身實(shí)驗(yàn)室，開啟了長達(dá)十多年的潛心鉆研。

直至2018年，其團(tuán)隊(duì)在對超重人群飲食限制及能量代謝的研究進(jìn)程中，發(fā)現(xiàn)酵母蛋白質(zhì)經(jīng)酶水解產(chǎn)物，再用正辛酸鹽處理，然后分離得到辛酰化修飾的低分子量多肽，能夠激活GHSR - 1α受體，起到促進(jìn)腦垂體分泌HGH的作用。由于上海舒澤研究所實(shí)驗(yàn)條件有限，未能從分子層面進(jìn)行深入探究。

2021年8月，中國科學(xué)院上海藥物研究所團(tuán)隊(duì)，依托國產(chǎn)冷凍電鏡平臺(tái)開展研究，創(chuàng)新性采用NanoBiT技術(shù)穩(wěn)定復(fù)合物，突破國際技術(shù)壁壘。首次闡明“唯一脂肪酸修飾的內(nèi)源多肽激素”如何被特異性識別，解決該領(lǐng)域內(nèi)長達(dá)20年的結(jié)構(gòu)難題。

該機(jī)制首次從原子層面揭示了，非天然肽GHRP - 6因攜帶辛酰基團(tuán)，可完全模擬內(nèi)源性饑餓素的功能，具備“饑餓素樣效應(yīng)”。該成果發(fā)表于《自然 - 通訊》（Nature Communications），標(biāo)志著我國在GPCR結(jié)構(gòu)藥理學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的關(guān)鍵跨越。

GHSR - 1α受體激活的四步機(jī)制為“錨定—識別—擺動(dòng)—激活”，每一步均在原子層面精準(zhǔn)調(diào)控饑餓信號的傳遞，共同構(gòu)成“饑餓素開關(guān)”的核心工作原理。

①錨定：辛酰基團(tuán)（C8脂肪酸）嵌入GHSR - 1α受體跨膜區(qū)的疏水口袋，該口袋由氨基酸殘基I178、L181和F286構(gòu)成，作為“分子錨”穩(wěn)定配體構(gòu)象，確保GHRP - 6或ghrelin正確就位。

②識別：受體通過E3.33–R6.55極性網(wǎng)絡(luò)與N3057.35位點(diǎn)識別肽鏈主鏈，實(shí)現(xiàn)對辛酰化肽的高度選擇性結(jié)合，有效排除非修飾肽的干擾，保障信號特異性。

③擺動(dòng)：受體激活后，R283殘基發(fā)生構(gòu)象翻轉(zhuǎn)，打破與E124之間的保守鹽橋，引發(fā)跨膜螺旋（尤其是TM6）的重排，是受體從靜息態(tài)轉(zhuǎn)向激活態(tài)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折。

④激活：構(gòu)象變化暴露G蛋白結(jié)合位點(diǎn)，優(yōu)先招募Gq蛋白，啟動(dòng)下游PLC - IP? - Ca2?信號通路，最終促進(jìn)食欲增加與能量攝取。

低分子量辛酰化修飾多肽，因其攜帶辛酰基團(tuán)，可模擬內(nèi)源性饑餓素的功能，具備“饑餓素樣效應(yīng)”，故而，攜帶辛酰基團(tuán)的多肽被科研人員稱為“類饑餓素”。

這一機(jī)制不僅揭示了饑餓素如何精準(zhǔn)調(diào)控代謝，也為開發(fā)治療肥胖、2型糖尿病及癌癥惡病質(zhì)的靶向藥物提供了結(jié)構(gòu)依據(jù)。