MRGPRs属于G蛋白偶联受体(GPCR)家族,在啮齿动物和人类中约有50 名成员,人源中分为八个亚家族,其中MRGPRX2主要分布在肥大细胞(mast cell)中, 它可以感知包括聚阳离子化合物和多肽等多种分泌素(secretagogues)引发肥大细胞脱颗粒反应,进而引起假过敏反应(pseudoallergic reactions)。虽然瘙痒可以引发抓挠行为,对机体起到防御保护作用,但受体过度激活会导致过敏、炎症、等多种疾病的发生。例如万古霉素引起的红人综合征(red man syndrome,RMS),是一种包括脸部、颈部和上半身的发痒的红斑性皮疹,其发生机制为抗生素和毒素通过与肥大细胞上的MRGPRX2相互作用引起脱颗粒,进而介导该疾病的发生。另外值得关注的是,许多FDA批准的药物如利拉鲁肽、恩夫韦肽、亮丙瑞林等都可以通过激活MRGPRX2在过敏患者中诱发瘙痒症状及过敏性反应,导致这些药物不能有效发挥作用。因此从分子层面解析MRGPRX2如何识别不同的配体并激活下游通路,对于理解痒觉感知产生的机制及靶向该受体的新药研发具有重大意义。
医学部孙金鹏教授和生命科学学院高宁教授联合团队在Nature上发表了研究论文“Structure,function and pharmacology of human itch receptor complexes”。该研究中,研究团队先是对痒觉受体MRGPRX2对多肽和过敏性药物的感知药理学进行了详细的表征。为进一步揭示其识别机制,团队利用单颗粒冷冻电镜技术解析了不同配体作用下痒觉受体MRGPRX2与Gi蛋白三聚体复合物的结构(图1),发现了痒觉受体非常独特的配体识别口袋;并结合生化和细胞实验揭示了痒觉受体识别不同配体的通用机制,发现了痒觉受体特有的激活方式,该研究系统的揭示了痒觉感知的分子机制,为靶向痒觉受体的药物开发提供理论及结构基础。