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组胺受体配体识别与激活机制的结构基础研究

找药助理
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关键词: #健康资讯

  组胺是一种重要的生物胺,广泛存在于人体中,主要由肥大细胞、肠嗜铬样细胞和神经元分泌。作为中枢神经系统的神经递质,组胺在免疫反应、胃酸分泌、觉醒和炎症等生理过程中发挥着重要作用。组胺的多种生理功能主要通过与G蛋白偶联受体(GPCRs)中的组胺受体家族成员相互作用来实现。四种已知的组胺受体成员分别是H1R、H2R、H3R和H4R,每个受体参与不同的生理功能及病理过程。例如,H1R与过敏反应密切相关,H2R主要调节胃酸分泌,H3R在中枢神经系统中调节觉醒状态,而H4R则参与免疫系统的调控。

  组胺受体及其拮抗剂的临床应用

  组胺H1受体的拮抗剂,即常见的抗组胺药物,如苯海拉明、氯苯那敏等,已经广泛用于治疗过敏反应。H2受体拮抗剂如雷尼替丁、西咪替丁则主要用于抑制胃酸分泌,治疗胃溃疡和胃食管反流等消化系统疾病。近年来,H3受体拮抗剂匹特里赞特(Waxx®)被批准用于治疗发作性睡病和阻塞性睡眠呼吸暂停。尽管H1R和H2R的拮抗剂已在临床广泛应用,但对于组胺受体激动剂的研究和开发仍较为滞后。然而,研究表明,H3R和H4R激动剂在治疗神经系统及免疫相关疾病上有潜力,这促使科学家们不断探索组胺受体的结构和功能,以期开发更具特异性的药物。

  组胺受体结构研究的突破

  2024年9月27日,中国科学技术大学龚为民课题组与山东大学孙金鹏课题组在Nature Communications杂志上发表了题为《组胺受体家族配体识别和激活的结构基础》的研究论文。该研究通过低温电子显微镜(cryo-EM)技术,系统解析了四种组胺受体亚型(H1R、H2R、H3R、H4R)与不同类型的下游G蛋白复合的九种结构,为理解组胺受体的配体识别和G蛋白偶联机制提供了一个全新的结构框架。

  配体识别的关键机制

  研究发现,在H1R、H2R、H3R和H4R与组胺或其他合成配体结合的复合物中,D3.32(酸性残基)在组胺识别过程中起到了至关重要的作用。该机制与其他G蛋白偶联受体识别生物胺类分子的方式相似。此外,所有组胺受体的两个疏水残基Y/V3.33和Y6.51也参与了组胺的识别和结合,D3.32-Y/V3.33-Y6.51这一基序在所有组胺受体中高度保守,表明它在组胺识别中发挥着重要功能。

  有趣的是,研究还发现,组胺在H3R和H4R中的结合方向与在H1R和H2R中的方向相反。这种差异源于组胺的咪唑环在H3R和H4R中的旋转了约180°。通过结构和序列比较及突变研究,研究人员确定了导致这种结合方向差异的关键因素——H1R和H2R中的F6.52X2F6.55基序以及H3R和H4R中的F7.39X3W7.43基序。

  不同受体之间的差异与特异性药物设计

  研究进一步揭示了H1R和H2R的配体结合口袋与H3R和H4R有显著不同。在H1R和H2R中,存在两个特定的结合口袋(正构口袋和次级结合口袋);而在H3R和H4R中,研究发现了三个特定的结合口袋(正构口袋、次级结合口袋和跨膜亚口袋)。这些结构差异为靶向不同组胺受体设计特异性配体提供了可能性。

  例如,H3R选择性配体immethridine通过其刚性吡啶环与H3R中的L4017.42特异性结合,而H4R中的相应位点为Q3477.42,这种序列差异决定了immethridine对H3R的选择性。通过解析这些残基差异,研究为开发选择性靶向H3R或H4R的药物提供了新方向。

  G蛋白偶联的选择性机制

  在H2R的胞质侧,ICL3是决定其Gs和Gq耦合差异的关键因素。研究发现,H2R的TM5与Gs蛋白有更紧密的结合,而H3R和H4R的R34.54-F/V6.25-R6.29基序与Gi/Go蛋白的独特相互作用则是其选择性偶联的基础。通过进一步的结构和药理学分析,研究人员揭示了不同组胺受体成员之间选择性耦合不同G蛋白的机制。

  研究意义及展望

  此次研究全面揭示了组胺受体家族在配体识别、激活及G蛋白偶联中的核心机制。通过解析H1R、H2R、H3R和H4R的高分辨率结构,科学家们进一步加深了对组胺受体功能的理解,为合理设计针对这些受体的配体提供了理论基础。这些结构信息不仅有助于开发更为特异性的抗组胺药物,也为研究与组胺受体相关的疾病,如过敏反应、消化性溃疡、神经系统疾病及免疫系统异常,提供了新的干预靶点。

  未来的研究方向将包括利用这些结构信息,开发能够更好调控组胺受体功能的激动剂或拮抗剂,以便更有效地治疗由组胺受体异常活性引起的多种疾病。这一研究无疑为临床治疗组胺相关疾病的药物开发开辟了新途径。

温馨提示:医疗科普知识仅供参考,不作诊断依据;无行医资格切勿自行操作,若有不适请到医院就诊。

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2025-04-10

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#护理

2025-04-10

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#用药

2025-04-10

巨淋巴结增生症的常见并发症
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#症状

2025-04-10

血疸是否会引起呼吸急促
血疸是否会引起呼吸急促
血疸是指血液中的胆红素水平升高,导致皮肤、黏膜和眼睛出现黄染的现象。它通常是肝脏或胆道系统疾病的表现,如肝炎、胆结石、肝硬化等。血疸本身是否直接导致呼吸急促(呼吸困难)这一问题,引起了很多人的关注。本文将探讨血疸与呼吸急促之间的关系。 血疸的成因与表现 血疸主要由胆红素代谢障碍引起,通常可分为三类:预肝性血疸(溶血性疾病引起)、肝性血疸(肝脏疾病导致胆红素不能正常代谢)和后肝性血疸(胆道阻塞导致胆红素排泄受阻)。血疸的明显症状包括皮肤和巩膜的黄染,有时还伴有尿色加深、便色变浅等。 呼吸急促的原因 呼吸急促可以由多种因素引起,包括但不限于:肺部疾病(如哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺炎)、心脏疾病(如心衰、心律不齐)、代谢性障碍(如贫血)、情绪因素(如焦虑、恐慌)等。这些因素通过影响身体的氧气供给或二氧化碳排出,导致机体感知到呼吸急促。 血疸与呼吸急促的联系 血疸本身并不直接导致呼吸急促,但一些引起血疸的潜在疾病可能会伴随呼吸系统的症状。例如: 1. 肝病相关症状:肝脏疾病,如肝炎、肝硬化,不仅可能导致血疸,还可能导致其他症状,如肺水肿或胸腔积液,这些都可能导致呼吸急促。 2. 全身性影响:严重的肝功能障碍可能影响到全身的代谢状态,导致体内毒素累积,从而可能间接影响呼吸功能。 3. 贫血:某些类型的血液疾病(如溶血性贫血)可能同时表现为血疸和呼吸急促,因为贫血会导致全身氧供不足。 结论 综上所述,血疸本身通常并不会引起呼吸急促,但其背后的疾病或症状有可能对呼吸系统造成影响。因此,当患者出现血疸时,应全面评估其病因,必要时进行相关检查,以确定是否存在潜在引起呼吸急促的疾病。如果有伴随的呼吸困难症状,及时就医是非常重要的。这种情况下,综合诊疗将有助于改善患者的整体健康状况。

#病因

2025-04-10

健康问答

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