1、GCGR的結(jié)構(gòu)和表達(dá)

胰高血糖素受體（Gprotein-coupledreceptor, GCGR）屬于B類G蛋白偶聯(lián)受體家族（GPCRs），在維持人體血糖穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用 ^[1]。其它相關(guān)的G-蛋白偶聯(lián)受體還包括胰高血糖素-樣肽-1受體 （GLP-I）、胰高血糖素-樣肽-2受體（GLP-2）和胃抑制性多肽受體等 ^[2]。人GCGR基因定位于染色體17q81，其分子量為62kDa ^[3]。GCGR作為B類 GPCRs中的一員，盡管2013年，GCGR的跨膜區(qū)（Transmembranedomain，TMD）被解析。但由于全長B類GPCR構(gòu)象的靈活性和多樣性，其結(jié)構(gòu)解析難度極大，一直是科學(xué)界研究的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。目前的技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)，B類G蛋白受體的特點(diǎn)為：與跨膜區(qū)相連的N端胞外區(qū)（Extracellulardomain，ECD）分子量較大且具有三級結(jié)構(gòu)。有研究通過自由電子激光技術(shù)解析全長GCGR蛋白，發(fā)現(xiàn)其擁有477個氨基酸，含N端胞外區(qū)、七次跨膜螺旋和第8螺旋結(jié)構(gòu) （圖1）^[4]。

GCGR主要在肝臟和腎臟中表達(dá)，在心臟，脂肪組織，脾臟，胸腺，腎上腺，胰腺，大腦皮層和胃腸道中有少量發(fā)現(xiàn) ^[5]。有研究提示GCGR通過連接胞外和跨膜結(jié)構(gòu)域的肽段，配體結(jié)合引起構(gòu)象變化，觸發(fā)信號傳遞，調(diào)節(jié)下游效應(yīng)物的活性 ^[6]。

圖1. GCGR全長蛋白的二級結(jié)構(gòu)示意圖

*圖片來源于MAbs出版物 ^[4]

2、GCGR的配體

GCGR的天然配體為胰高血糖素（Glucagon）。胰高血糖素由胰島α細(xì)胞所分泌，是一個含29個氨基酸的直鏈肽 ^[7]。與胰島素的作用相反，胰高血糖素是一種促進(jìn)分解代謝的激素，促進(jìn)葡萄糖異生和分解，抑制肝糖原合成，起著增加血糖的作用，主要靶器官為肝臟和腎臟。胰高血糖素的生理作用是通過GCGR介導(dǎo)。胰高血糖素與受體結(jié)合激活Gs蛋白，可使腺苷酸環(huán)化酶活化 ^[7]。受體GCGR和天然配體胰高血糖素結(jié)合，調(diào)節(jié)體內(nèi)血糖平衡，是2型糖尿病的重要藥物靶標(biāo) ^[8]。有研究提示B類GPCR的胞外區(qū)（ECD）和跨膜區(qū)（TMD）均參與肽類配體的結(jié)合 ^[9]。雖然GCGR的跨膜區(qū)結(jié)構(gòu)被解析，但全長蛋白結(jié)構(gòu)的解析具有一定的挑戰(zhàn)性。因此，GCGR受體全長蛋白結(jié)構(gòu)的解析對于研究GCGR和配體的互相作用模式及激活機(jī)制具有重要的意義。

3、GCGR的信號傳導(dǎo)機(jī)制

在體內(nèi)，GCGR與其配體結(jié)合，主要通過激活Gs蛋白行使其功能。但越來越多的研究表明，GCGR也可與Gi和Gq等其他類型的G蛋白作用，產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應(yīng)，體現(xiàn)了GCGR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的復(fù)雜性和多樣性 ^[10]。有研究表明，GCGR在未被激活時，其ECD與TMD相互作用會抑制受體活性，與配體的結(jié)合，可釋放ECD的內(nèi)在激活特性，使GCGR從抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)為激活狀態(tài)。

GCGR被配體激活后可調(diào)節(jié)體內(nèi)的肝糖合成與分解，從而維持體內(nèi)的血糖濃度。如圖2所示，激活的GCGR通過與異源三聚體Gs結(jié)合，誘導(dǎo)腺苷酸環(huán)化酶活化，從而產(chǎn)生cAMP，激活蛋白激酶A，使肝糖原分解和糖異生增加，導(dǎo)致體內(nèi)血糖升高。GCGR/Glucagon還可激活另一條信號通路，即通過偶聯(lián)Gq使第二信使IP3和Ca2+增加 ^[11]。進(jìn)一步探索GCGR與G蛋白結(jié)合和激活的結(jié)構(gòu)信息，對受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的認(rèn)知十分重要。

圖2. GCGR的信號通路

*圖片來源于Cancer Epidemiology and Prevention Biomarkers出版物 ^[11]

4、GCGR在糖尿病等疾病中的作用

我們知道，胰島α細(xì)胞（主要分泌胰高血糖素）和胰島β細(xì)胞（主要分泌胰島素）是胰島細(xì)胞的兩種主要類型，二者在糖尿病的發(fā)生發(fā)展中扮演了重要的角色，α細(xì)胞和β細(xì)胞在功能和信號調(diào)節(jié)上的不平衡是引起糖尿病的一個主要病理原因。所以，糖尿病被認(rèn)為是雙激素失調(diào)的一類疾病。

盡管胰島素的出現(xiàn)開啟了糖尿病患者藥物治療的新征程，但許多臨床數(shù)據(jù)表明胰島素對于糖尿病患者的血糖控制不達(dá)標(biāo)，尤其是在1型糖尿病患者中。因此，還需要更多的研究，來更好的控制糖尿病患者的血糖。早期的許多研究大多集中在胰島β細(xì)胞，對胰島α細(xì)胞的關(guān)注相對較少。有研究發(fā)現(xiàn)，在1型糖尿病小鼠中，阻斷胰高血糖素信號通路后，胰島β細(xì)胞數(shù)量也明顯增加，并且胰島α細(xì)胞向胰島β細(xì)胞轉(zhuǎn)化是胰島β細(xì)胞數(shù)量增多的原因之一 ^[12]。那么，針對胰高糖素受體GCGR靶點(diǎn)的特異性抗體可促進(jìn)1型糖尿病動物的β細(xì)胞再生，從而有望改善1型糖尿病患者治療。陸續(xù)有研究報道，GCGR還與腎臟、脂肪肝、肥胖等代謝疾病相關(guān) ^[13]。最值得關(guān)注的是，GCGR已在糖尿病研究方面取得了突破進(jìn)展。目前，GCGR已成為抵抗糖尿病的重要靶點(diǎn)。

5、靶向GCGR的臨床應(yīng)用前景

近年來，隨著針對GCGR胰高糖素受體的專一性藥物的臨床開發(fā)，以GCGR為基礎(chǔ)的藥物在臨床被廣泛研究應(yīng)用。在糖尿病治療方面，科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界針對GCGR正在嘗試多種阻斷策略，包括反義寡核苷酸、小干擾RNA、小分子拮抗劑等，靶向GCGR在動物實(shí)驗(yàn)和早期臨床研究中被證實(shí)有較好的降糖療效。目前，據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟（IDF）報告顯示，2019年全球20-79歲群體中約有4.63億人患糖尿病，預(yù)計(jì)到2030年糖尿病患者會達(dá)到5.784億。血糖控制不佳會導(dǎo)致不可逆的微血管和大血管并發(fā)癥如視力下降、失明、腎功能不全、外周神經(jīng)病變、心肌梗死、中風(fēng)和截肢等。糖尿病發(fā)病率高、隱匿性強(qiáng)、并發(fā)癥嚴(yán)重，這三大特征嚴(yán)重威脅著人類的健康。目前，越來越多的藥企正在開發(fā)靶向GCGR的藥物，用于糖尿病等疾病的治療（見下表）。

數(shù)據(jù)來源于藥渡：https://www.pharmacodia.com/

6、GCGR相關(guān)科研產(chǎn)品

Recombinant Human GCGR, partial (Active) (CSB-MP009316HU1)

GCGR Antibody (ELISA, WB, IHC, IF) (CSB-PA009316LA01HU)

為鼎力協(xié)助科研和藥企人員針對GCGR在糖尿病等疾病中的臨床應(yīng)用研究，CUSABIO推出GCGR活性蛋白（Code: CSB-MP009316HU1）產(chǎn)品，助力您在GCGR機(jī)制方面的研究或其潛在臨床價值的探索。（點(diǎn)擊查看GCGR系列產(chǎn)品：GCGR蛋白；GCGR抗體）

GCGR蛋白

Recombinant Human Glucagon receptor(GCGR),partial (Active) (Code: CSB-MP009316HU1)

High Purity Validated by SDS-PAGE

The purity was greater than 95% as determined by SDS-PAGE. (Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.

Excellent Bioactivity Validated by Functional ELISA

Immobilized human GCGR at 2 μg/ml can bind Anti-GCGR recombinant antibody (CSB-RA009316A1HU), the EC₅₀ is 3.747-6.666 ng/mL.