[生物通讯]经过7年的研究，科学家成功推导出一种复杂难懂的酶的三维结构，这种酶是调节机体内最大一类受体－－G蛋白耦联受体的核心因子。G蛋白耦联受体位于细胞膜上，对激素和神经递质等外部化学信号做出应答，启动细胞过程。

整个机体内有数万个这样的受体在视觉、嗅觉和味觉，以及心率调节、血压和血糖代谢等反应机制中起着基础作用。这是目前治疗心率不齐、血压高以及其它生理功能疾病最常用的药物靶点。因此研究人员认为他们的这项基础发现将引导医药公司开发出不是阻断这些受体自身、而是调节它们所调节的细胞过程的新药。这样的药物可以治疗从充血性心力衰竭到帕金森氏症等多种疾病。

这个新破译的受体开关结构叫做G蛋白耦联受体激酶（G protein-coupled receptor kinase ，GRK)，它的分子结构象一条三条手臂的章鱼，各个独立的片段能够同时执行多种调节功能。激酶是一种通过使其它蛋白磷酸化而控制蛋白活性的分子开关。

由Howard Hughes医学研究所的Robert Lefkowitz领导的研究人员在2003年5月23日期的《科学》杂志上报道了他们的研究成果。“调节所有这些受体的基本原则是削弱它们面对持续刺激时的信号传导。”Lefkowitz说。“几年前，我们发现这种向下调节的发生是由于激活受体的磷酸化，磷酸化诱使一种叫做β－arrestin的蛋白结合到受体上。该蛋白阻止G蛋白信号传导的进一步进行，改变受体结构，使其与其它信号分子相连。”

因此，细胞信号的中止不仅是导致G蛋白的关闭，还立即给受体打上“回收”的标记，使受体进入细胞内部，打开其它信号传导通路，Lefkowitz解释说。他的实验室识别出一种GRK酶，但核心问题是GRK酶家族是如何完成其艰巨而复杂的调节任务的。

在最新的研究中，研究人员推导出GRK2的结构，GRK2是GRK酶家族的一员，在心肌和许多其它组织中非常活跃。

破译这个谜题的关键是获得GRK2的三维结构。研究人员采用了X射线结晶术。X射线结晶术是将一种蛋白的纯化晶体放在强 X射线下照射，然后通过分析衍射模式推导出蛋白结构。对GRK2结构的推导揭示了GRK2酶三个结构域的详细情况。GRK2酶的核心、也就是催化域（catalytic domain）是诱导磷酸化反应的区域。G蛋白信号同源区的调控域附着到G蛋白上，将其关闭，而"PH"域使GRK2能够追踪到细胞膜上的G蛋白，并附着其上。

为揭示GRK2是如何与G蛋白互作的，研究人员破译出GRK2附着到G蛋白一个亚单位上时的三维结构，这个亚单位就是其正常情况下应该结合形成复合体的结构。Lefkowitz指出，研究小组获得一个特别值得骄傲的成果就是获得高度复杂的蛋白复合体的纯化晶体。

“这项大规模研究的结果使我们对GRK复合体的结构有了前所未有的细致了解。”Lefkowitz说。“一方面，这三个结构域不是排列成一个直线，而是组装成好似一个等边三角形的三个角的样子。这个结构的空间性使其可以同时执行催化和附着功能。

“这意味着GRK2是关闭G蛋白信号传导的一个极为有效的多功能机制。”因此，GRK2是一边组装与受体结合并使其磷酸化，允许β－arrestin附着到受体上，一边与G蛋白结合将其关闭。

“GRK2三维结构的破译意义主要有两点。”Lefkowitz总结说。“其一，这个结构为我们了解这个重要调节机制的基础生物学过程提供了重要的新信息。其二，研究揭示了与这个结构严格匹配的分子信息，将引导新药开发者设计出调节该酶的特异化合物。”（生物通编译）