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变构酶和配体门控型离子通道受体的别构调节理论在指导生命科学研究和药物开发方面起重要作用.G蛋白偶联受体(GPCRs)的别构调节研究近来也受到很大关注.M胆碱受体属于CPCRs家族成员,存在M1、M2、M3、M4和M5五种亚型.选择性激动M1胆碱受体改善阿尔茨海默病(Alzheimer'S Disease,AD)症状,并且阻断AD的关键性致病因子A β异常产生和tau蛋白过度磷酸化,有可能改变疾病病理过程(disease-modifying).由于5种亚型M受体同源性很高,很难获得真正的M1受体选择性激动剂,并且长期使用激动剂容易使受体下调而降低疗效.别构调节GPCRs在理论上具有能够达到高度选择性、不易过度激活受体以及模拟生理性调制受体的优点,因此,M1受体别构调节及其化学生物学研究具有重大的理论和应用价值.
本课题利用已知M1受体别构调节剂brucine为探药,从受体别构动力学、M1受体介导的细胞信号转导、组织器官水平的受体激动后效应以及整体动物行为学实验等方面对别构调节M1受体的化学生物学效应进行系统研究.放射配基受体结合动力学实验中,brucine不与正位配基[<'3>H]NMS竞争M1受体结合位点,表明其不结合M1受体"正位",但却浓度依赖性地增强M受体正位激动剂acetylcholine和carbachol竞争[<'3>H]NMS结合位点的能力,使激动剂与M1受体的亲和力增加,并且在受体结合解离时间动力学实验中降低正位配基的解离速率,证明对M1受体具有别构增强作用；离体组织器官功能实验中,M1受体介导的组织功能被brucine别构增强,而M2和M3受体介导的组织功能则没有被增强,表明上述别构调节作用具有M1受体亚型选择性.别构调节剂brucine本身对CHOml细胞和/或原代培养神经细胞[Ca<'2+>]i释放、PKC激活及ERK转位没有影响,但依赖于M1受体增强M受体正位激动剂对上述信号分子的激活.别构调节剂brucine对由A β和剥夺营养因子所致的神经细胞损伤没有保护作用,但增强M1受体激动所产生的保护作用,并且增强M1受体介导的A β分泌减少作用.整体动物行为学实验中,brucine本身提高正常动物学习记忆能力,该作用被中枢M受体拮抗剂scopolamine剂量依赖性地阻断,同时brucine剂量依赖性地逆转由拮抗中枢M受体所造成的记忆缺损,也能增强外源性M受体正位激动剂逆转由拮抗中枢M受体所造成的记忆缺损,提示别构调节M1受体可能对内源性神经递质和外源性正位激动剂的效应均具有增强作用.
本研究在国内外首次系统揭示组织器官M1受体别构调节的受体亚型选择性、首次证明别构调节增强M1受体介导的神经细胞信号转导、促进学习记忆能力的生物学效应.M1受体别构调节及其化学生物学研究有助于进一步了解M受体的分子调节机制、同时为别构调节M1受体在AD治疗的潜在价值和新型先导化合物的发现提供一定的科学依据.