全球高达4亿多人饱受糖尿病困扰,其中我国糖尿病患病人数居全球之首,已超1.3 亿,占全国总人口的 9.4%。 胰高血糖素样肽-1受体(glucagon-like peptide-1 receptor, GLP-1R)是治疗2型糖尿病最有效的靶点之一。
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信达生物的新型GLP-1R/GCGR双激动剂IBI362 (LY3305677)一期临床结果在国际知名期刊柳叶刀子刊EClinicalMedicine上发表。2021年4月,诺和诺德的GLP-1R激动剂多肽司美格鲁肽注射液在国内上市,每周只需皮下注射1次。目前国内上市的GLP-1R激动剂类药物达到8款,它们不仅降糖效果显著,同时还兼具减重、降压、改善血脂谱等作用。近年来GLP-1R激动剂类药物市场规模不断增长,2020年全球市场规模已达100亿美元。
GLP-1R是什么?
GLP-1R属于G蛋白偶联受体B簇中胰高血糖素受体亚家族,它的典型特征是 具有一个七次跨膜的核心域和一个相对比较大的胞外域。人的GLP-1R基因位于第6号染色体上,编码463个氨基酸。胰腺内的GLP-1R主要表达在胰岛β细胞中,除胰岛外,GLP-1R还广泛表达于胃、小肠、心脏、肾脏、肺及大脑等组织器官中。顾名思义,GLP-1R的主要作用是和胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1 receptor, GLP-1)结合,调节血糖。
2020年3月9日, Stevens课题组与华东师范大学宋高洁研究员等再次合作在Nature communications上发表文章“Full-length human GLP-1 receptor structure without orthosteric ligands”, 成功解析了 全长GLP-1R在结合配体前的非活化态结构并揭示胞外域的独特闭合构象。
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GLP-1是什么?
GLP-1是一种 主要由肠道L细胞所产生的激素,属于肠促胰素。GLP-1的半衰期非常短,仅1-2min,其发挥生理功能主要是通过结合并激活GLP-1R。人体内肠促胰素除GLP-1外还有葡萄糖依赖性胰岛素释放肽(GIP),但是只有GLP-1可以抑制胰高血糖素的释放,引起饱足感。截止到2021年,临床上肠促胰素类药物均基于GLP-1。
GLP-1R广泛分布在胰岛、胃、小肠、心脏、肾脏、肺、大脑等组织器官中,当它被GLP-1或人工合成的GLP-1R激动剂激活后,便能发挥多种不同的生理功能。在胰岛细胞中,GLP-1R的主要作用是促进胰岛β细胞的增殖,刺激胰岛素的合成与释放,并抑制胰高血糖素的合成与释放。在胃肠道等组织中,GLP-1R可以抑制胃液分泌和胃肠道的蠕动,延迟胃的排空,增加饱食感,减少食物摄取。在神经组织中,GLP-1R可以保护神经细胞,抵抗食欲不振,增强记忆力。在心血管方面,GLP-1R可以提升心血管的功能,减少炎症。
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GLP-1R与配体的结合方式主要是大家熟知的“ two-domain model”。配体的C端先同GLP-1R的胞外域结合,使GLP-1R的空间构象发生改变,暴露出核心域的结合位点,然后配体的N端同GLP-1R的核心域结合,激活GLP-1R。一般来说,GLP-1R胞外域的主要作用是识别特异性的配体,而核心域则在信号特异性传导中发挥重要作用。
GLP-1R是一种 多效性偶联受体,主要通过与多种G蛋白(Gαs、Gαi、Gαo和Gαq/11)偶联来调控细胞通路。当与GLP-1结合后,GLP-1R在胰岛β细胞中偶联Gαs蛋白,激活腺苷环化酶,促使cAMP在细胞内含量升高,引起钙离子内流,胰岛素原基因转录增加,刺激血糖依赖性胰岛素的分泌。除此之外,GLP-1R还可以通过激活PI3K、MAPK和Ras/MAPK信号通路来促进胰岛β细胞的增殖和分化。不仅如此,GLP-1R还能够通过调控cAMP反应元件结合蛋白(CREB)和蛋白复活因子Bcl-2、Bcl-XL等来抑制细胞凋亡。
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均相时间分辨荧光技术
均相时间分辨荧光技术(Homogeneous Time-Resolved Fluorescence , HTRF)是一种用来检测纯液相体系中待测物的方法。HTRF结合了荧光共振能量转移(Fluorescence Resonance Energy Transfer , FRET)和时间分辨荧光(Time-Resolved Fluorescence , TRF)两种技术,将FRET的均相实验方式和TRF的低背景特性融合在一起,提供了更高的灵敏度和稳定性,是高通量药物筛选的神器。
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SNAP标签蛋白,可特异与底物通过苄甲基不可逆共价结合,其底物分别为苄甲基鸟嘌呤(BG)和苄甲基胞嘧啶(BC)。由于底物可与各种染料形成衍生物,这样,通过共价反应,染料就标记到SANP了。SNAP可以非常容易地融合到蛋白质的N端或C端,所以我们可以构建SNAP与目标蛋白的表达载体。 质粒转染、融合蛋白表达后,加入标记了荧光染料的底物,我们可以得到标记了荧光染料的目标蛋白。
实验流程
在每个孔中加入10µL标记细胞,然后加入5µL标记配体和5µL待测化合物,孵育后进行读值即可。
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实验结果
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