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蛙皮素受体亚3（BRS3）和前列腺素受体亚型3（EP3）的互作机制尚不清楚。本研究利用受体药理学和蛋白质组学技术，率先发现 BRS3和 EP3能够在受体水平形成异源二聚体，BRS3-EP3二聚体被激活后与细胞迁移有关；在同时内源表达BRS3和EP3的B16黑色素瘤细胞中，BRS3的存在抑制了B16黑色素瘤细胞的迁移；BRS3与EP3互作后会转向与Gαs蛋白相偶联，促进P38磷酸化，抑制F-肌动蛋白重排并最终抑制细胞迁移。本研究阐明了BRS3和 EP3互作的机制，为黑色素瘤治疗提供了可能的新策略。
中文题目：珠联璧合赋新能！GPCR受体互作的探究
英文原题：Activation of dimerized BRS3-EP3 suppresses melanoma cell migration through coupling Gαs protein
通讯作者：肖 华，上海交通大学
张 岩，上海交通大学
第一作者：王泽源，上海交通大学
关键词：受体互作；蛙皮素受体亚型3；前列腺素受体亚型3；细胞迁移；黑色素瘤
背景介绍
G蛋白偶联受体 (GPCRs) 超家族是生物体在进化过程中建立的强大受体系统，它们广泛参与调控人体几乎所有的生理过程，因此，GPCRs被视为最具开发潜力的药物作用靶标。传统观点认为，GPCRs在细胞膜上以单体的形式发挥作用，但随着研究的深入，发现 GPCRs 还可以形成同源或异源寡聚体发挥功能。本课题组之前的研究发现，缺乏内源性配体的孤儿受体—蛙皮素受体亚型3 (BRS3)，可以特异性地增强PGE2诱导的前列腺素受体亚型3 (EP3) 信号传导，但是其机制目前尚不明确。
研究内容
BRS3和EP3以何种方式进行互作？
GPCRs之间的互作可以是通过“手拉手”的形式形成异源二聚体，也可以是“隔空相望”式的下游信号之间的交互影响。在同时转染BRS3和EP3的细胞中，我们通过免疫荧光染色的方法在激光共聚焦显微镜下观察到BRS3和EP3在细胞膜上同时表达，这为它们形成二聚体奠定了基础。随后，通过生物发光共振能量转移实验证实，BRS3和EP3会形成异源二聚体进而发挥作用。
与单一受体相比，BRS3-EP3二聚体介导的信号通路会发生哪些变化？
GPCRs被激活后，会引起一系列下游信号级联反应。BRS3自身会偶联Gαq蛋白，EP3自身会偶联Gαi蛋白，但BRS3和EP3形成二聚体后，在EP3的内源性配体PGE2的刺激下会转向与Gαs蛋白相偶联，还会增强细胞内P38蛋白的磷酸化（图1）。
图1 基于受体药理学和蛋白质组学的BRS3与EP3互作机制研究。BRS3和EP3在受体水平形成二聚体，EP3的内源性配体PGE2刺激后，BRS3-EP3二聚体转向与Gαs蛋白相偶联，进而促进P38的磷酸化，抑制F-actin的重排，最终抑制了细胞的迁移。
BRS3-EP3二聚体互作后，蛋白质组学数据会给我们哪些新提示？
将蛋白质组学运用于GPCRs的研究中，可以帮助寻找GPCRs的新功能。通过质粒转染，我们构建了三种过表达体系：Vector (BRS3-/EP3-)、BRS3-/EP3+、BRS3+/EP3+，在有无PGE2刺激的情况下寻找差异蛋白，并进行生物信息学分析，发现二聚体被激活后与肌动蛋白细胞骨架信号通路和RhoA信号通路相关，这也提示我们BRS3和EP3形成的二聚体被激活后可能与细胞迁移相关。
BRS3-EP3二聚体互作后的病理和生理学意义是什么？
以上研究均在外源共表达系统中进行，随后我们找到同时内源表达BRS3和EP3的细胞系—B16黑色素瘤细胞，并使用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了BRS3缺失细胞系，进一步研究在生理和病理状态下，BRS3和EP3互作带来的生物学功能改变。研究发现，PGE2刺激B16黑色素瘤细胞后，通过Gαs蛋白促进P38蛋白的磷酸化，导致F-actin的重排被抑制，最终抑制了细胞的迁移。当BRS3缺失后，以上现象均消失。这也与蛋白质组学分析结果相呼应。
未来方向
BRS3与EP3的互作中，二聚体形成后可能会带来活性位点的改变，未来需要研究该二聚体的构象，为研究二聚体的功能提供依据。同时，BRS3和EP3的存在会抑制B16黑色素瘤细胞的迁移，抑制癌细胞的迁移一直是癌症研究的热点之一，因此未来可以进一步探究基于BRS3表达水平或者活性的调节，发展针对黑色素瘤的精准治疗新策略。
主要作者简介
肖华 上海交通大学教授、博导，中国蛋白质组学专业委员会委员，中国化学会高级会员。国家海外高层次人才引进计划青年项目入选者，科技部863青年科学家专题入选者。从事生物分离分析研究，先后主持承担基金委面上项目、国家重点研发计划任务课题、上海市科委自然基金等项目。
张岩 上海交通大学副教授，上海市药学会中药学专委会委员。主要研究方向为：（1）G蛋白偶联受体和信号转导研究;（2）基于受体和信号转导的天然产物药物筛选;（3）免疫抗炎活性天然产物的发现及机制研究。先后主持国家自然科学基金和上海市科委自然基金等项目。
王泽源 上海交通大学生物工程博士。主要研究方向为G蛋白偶联受体和信号传导研究，特别是针对蛙皮素受体亚型3的研究。发表SCI论文10余篇。
引用本文
Zeyuan Wang, Lehao Wu, Miao Guo et al., Activation of dimerized BRS3-EP3 suppresses melanoma cell migration through coupling Gαs protein, Fundamental Research, doi.org/10.1016/j.fmre.2024.04.015.
原文链接（复制到浏览器中查看）：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001936
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