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血清素（3A）受體是多種疾病療法中常見的藥物靶點(diǎn)，包括疼痛、胃腸功能紊亂和心理障礙等，然而目前研究人員并不清楚血清素受體的三維結(jié)構(gòu)，闡明血清素受體的結(jié)構(gòu)或能幫助研究人員提供線索來設(shè)計(jì)具有較低副作用的藥物；近日，一項(xiàng)刊登在雜志Nature上的研究報(bào)告中，來自凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的科學(xué)家們通過研究利用了一種高性能的顯微鏡觀察到了血清素激活其受體的全部過程，揭示血清素受體的分子細(xì)節(jié)有望改善藥物的開發(fā)來治療多種人類疾病。
圖片來源：Case Western Reserve University School of Medicine
血清素受體位于機(jī)體多種組織的細(xì)胞膜上，包括大腦、胃部以及周圍的神經(jīng)系統(tǒng)；抑制血清素受體的藥物能幫助控制患者術(shù)后的惡心，促進(jìn)癌癥療法，同時(shí)其能用來治療諸如腸易激綜合征等胃腸道紊亂等疾病，這些抑制劑同時(shí)還能作為抗抑郁藥物來促進(jìn)個(gè)體機(jī)體的注意力和記憶力。
研究者Sudha Chakrapani教授說道，藥物的廣泛應(yīng)用常常會(huì)帶來一些副作用，部分是由于藥物受體之間相互作用欠佳導(dǎo)致，因此這常常會(huì)導(dǎo)致研究人員設(shè)計(jì)成功安全療法的進(jìn)度受限，因?yàn)槟壳把芯咳藛T在理解血清素受體的結(jié)構(gòu)上受到了一定限制，他們并不清楚血清素結(jié)合其后臺(tái)后會(huì)發(fā)生什么過程；這項(xiàng)研究中，研究人員就通過研究在接近于單個(gè)原子的層面上闡明了血清素激活全身血清素受體的機(jī)制和過程。
利用獲得諾貝爾獎(jiǎng)的先進(jìn)顯微鏡技術(shù)，研究者們研究了血清素與其受體相互作用的機(jī)制，成像結(jié)果表明，血清素能夠結(jié)合在其受體上并擰開作用通道，開放的通道就能促進(jìn)分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部；隨后研究者利用模擬的方法觀察了鈉分子如何穿過新開通的通道，文章中，研究者強(qiáng)調(diào)了血清素受體的不同構(gòu)象，這或許會(huì)使得細(xì)胞對某些分子產(chǎn)生一些通透性，這對于新型藥物的開發(fā)至關(guān)重要；同時(shí)受體的特殊部分對于恰當(dāng)?shù)耐ǖ拦δ芤埠苤匾?/p>
整個(gè)血清素受體會(huì)發(fā)生在一個(gè)大約十億分之一米寬的空間中，近研究人員才利用顯微鏡捕捉到了這種微小的分子，這項(xiàng)研究中，研究人員使用了2017年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的冷凍電子顯微鏡技術(shù)進(jìn)行研究，該技術(shù)能利用高能顯微鏡來捕捉蛋白質(zhì)的活動(dòng)，同時(shí)還能將其編譯為三維結(jié)構(gòu)模型，在過去幾年里，這種新型顯微鏡技術(shù)能夠幫助研究人員觀察與腎結(jié)石等其它疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，去年研究者Chakrapani利用冷凍電鏡技術(shù)觀察到了血清素受體，這就為本文研究提供了一定的線索。
研究者希望本文研究結(jié)果能幫助開發(fā)出更加的藥物來靶向作用血清素受體的特殊區(qū)域或功能；后研究者Sandip Basak博士說道，似乎新型或不同的藥物能作為一種有效的血清素抑制劑發(fā)揮作用，尤其是其被設(shè)計(jì)成為比當(dāng)前藥物更加有效的抑制劑，后期我們還將繼續(xù)深入研究設(shè)計(jì)出更多安全的療法來調(diào)節(jié)血清素受體，從而治療一系列人類疾病。（生物谷）
原始出處：
Sandip Basak, Yvonne Gicheru, Shanlin Rao, et al. Cryo-EM reveals two distinct serotonin-bound conformations of full-length 5-HT3A receptor.Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0660-7
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