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核受体(Nuclear receptors,NRs)是一类配体激活的转录因子,在体内调节许多重要基因的转录并参与机体多种病理生理过程。人类基因共编码48个核受体,目前,已有多个核受体作为药物治疗的靶点得到了确证,针对其开发的某些选择性调节剂已成为重要的疾病治疗药物,并得到了广泛的临床应用。
糖皮质激素受体(Glucocorticoid receptor,GR)是核受体超家族的成员之一,为配体激活的转录因子。糖皮质激素(Glucocorticoids,GCs)主要通过GR发挥代谢调节作用,并因其具有显著的抗炎效应而普遍应用于炎性和自身免疫性疾病的治疗。然而,库欣氏综合症等疾病以及为治疗目的而长期使用糖皮质激素类药物,均可造成体内糖皮质激素的增多,从而导致机体出现糖尿病、抑郁症、血脂异常、肥胖、青光眼和高血压等病症。因此,以GR为靶点的选择性拈抗剂可望通过纠正体内高亢的糖皮质激素作用,改善和治疗相关症状。
利用杆状病毒表达系统构建了pFastBac HTB-GR重组质粒,通过杆粒重组及病毒颗粒包装,在昆虫细胞中成功表达出具有生物学活性的全长GR蛋白。采用重组GR蛋白及荧光基团标记配体,建立了基于荧光偏振原理的受体一配体竞争结合实验模型,并用于大规模筛选,发现了十多个与GR结合活性较强的化合物。其中,NC00003327与GR的亲和性最高(Ki为20 nM),被用作一系列药理学研究的主要对象。结果表明,NC00003327与GR特异性结合,对其他甾体激素受体无明显交叉反应。在转录活性调节实验中,NC00003327对甾体激素受体均无任何激动活性,而是GR专一性的完全拮抗剂。在与经典GR甾体拮抗剂RU486的对比性研究中,NC00003327的作用机制具有显著的差异,主要表现在(1)NC00003327无NFκB抑制活性,但可拮抗GR介导的NFκB的活化;(2)NC00003327对LPS诱导的炎症因子的分泌无抑制作用;(3)NC00003327不能诱导糖皮质激素敏感犁细胞3T3-L1前脂肪细胞向脂肪细胞分化,但可以拮抗糖皮质激素的诱导分化作用。(4)NC00003327与GR结合后,不能诱导GR募集多种辅激活因子或辅阻遏因子,但可拮抗糖皮质激素诱导GR募集辅激活因子的作用。(5)NC00003327与细胞质中GR结合后,不引起GR向细胞核转位,通过保持GR处于非活性状态实现对GR信号通路的阻断作用。综上所述,NC00003327的独特的作用机制使其区别于传统的甾体类GR拮抗剂。作为GR的“竞争性”拮抗剂,这类化合物在GR拮抗药物的研究中最受关注,具有很大的结构改造空间和开发前景。
肝X受体(Liver-X receptors,LXRs)也是核受体超家族成员之一,其选择性激动剂有望用于动脉粥样硬化及糖尿病的治疗。利用哺乳动物细胞单杂交系统,构建了GAL4-LXRβ融合蛋白表达质粒,与含GAL4 DNA反应元件(5×UAS)的荧光素酶报告基因质粒共同转染CV-1细胞,建立了基于LXRβ受体转录活化的药物筛选模型。利用大肠杆菌表达系统,获得LXRβ LBD重组蛋白,为开展分子水平的受体一配体竞争结合实验奠定了基础。
KCNQ4是一类电压门控型钾离子通道蛋白,研究证实其与听觉功能密切相关。KCNQ4开放剂可作为有力的工具药物,用于通道作用机制及其生理功能的研究。利用钾离子通道对铊离子(T1+)的通透原理及相应荧光指示剂,建立了基于铊流的KCNQ4高通量筛选模型,克服了传统膜片钳技术不能用于高通量筛选的缺点。通过大规模筛选,发现数个结构新颖、激动活性较强的KCNQ4钾通道开放剂,为后续的结构优化改造指明了方向。