分享一篇發(fā)表在Nature Chemical Biology上的文章，題目為“Post-translational modifications orchestrate the intrinsic signaling bias of GPR52”，通訊作者是來自復(fù)旦大學(xué)的魯伯塤教授，研究方向是神經(jīng)退行性疾病，以及來自上海科技大學(xué)的水雯箐教授，研究方向為蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)和GPCR。
G蛋白偶聯(lián)受體（GPCRs）是哺乳動物細(xì)胞表面最大的受體家族，負(fù)責(zé)響應(yīng)多種信號并調(diào)節(jié)生理過程。GPCRs具有保守的分子結(jié)構(gòu)，通常在激活后會通過兩種途徑進(jìn)行信號傳導(dǎo)，分別是與異源三聚體G蛋白結(jié)合的G蛋白依賴途徑和β-arrestin依賴性途徑。盡管GPCR的生物學(xué)功能在近些年的研究中取得了進(jìn)展，但翻譯后修飾（PTM）對GPCR激活、信號傳導(dǎo)和功能的調(diào)節(jié)仍未得到探索。因此，在本文中作者選擇了孤兒受體GPR52作為研究對象，探究了糖基化和磷酸化修飾對于其功能的影響。
GPR52是一種在腦中高表達(dá)的GPCR，具有較高的自發(fā)性Gs偶聯(lián)活性。首先作者對其激活后的信號傳導(dǎo)途徑進(jìn)行了探究。他們選擇了具有較低基礎(chǔ)活性的GLP1R 作為對照，發(fā)現(xiàn)在未加入激動劑的情況下，GPR52就表現(xiàn)出了較高的Gs偶聯(lián)活性，證實了其自激活的特性。然而，GPR52卻表現(xiàn)出了較低的β-arrestin招募活性，這表明其在這兩種途徑中是存在偏向性的。
隨后，作者探究了N-糖基化對GPR52自發(fā)性Gs偶聯(lián)活性的影響。作者在GPR52蛋白的 N末端（N2、N13和N20）發(fā)現(xiàn)了三個糖基化位點，并發(fā)現(xiàn)在加入糖苷酶PNGase F處理或修飾位點突變體的蛋白條帶都會出現(xiàn)明顯的下移，表明GPR52確實會發(fā)生糖基化。隨后，作者采用限制性蛋白水解策略LiP-MS研究了N-糖基化對于GPR52構(gòu)象變化的影響。他們首先在非變性條件下采用蛋白酶K對WT以及N20Q、N13Q 這兩種突變體進(jìn)行水解，得到的肽段再進(jìn)行變性的胰蛋白酶消化。作者發(fā)現(xiàn)N20Q增加了蛋白N端以及多個結(jié)構(gòu)域的靈活性，其中ECL2是促進(jìn)自發(fā)性Gs偶聯(lián)活性的結(jié)構(gòu)域，這表明N-糖基化可以促進(jìn)GPR52天然構(gòu)象的形成，從而促進(jìn)受體自我激活和Gs偶聯(lián)。
接下來，作者探究了磷酸化修飾對GPR52信號傳導(dǎo)偏向性的影響。首先他們發(fā)現(xiàn)在不同結(jié)構(gòu)域的磷酸化位點中，helix 8（H8）中的S332具有較高的磷酸化水平（18.8%）。隨后作者制備了S332A突變體H8-A，并發(fā)現(xiàn)相比于WT其對于β-arrestin 2的招募活性發(fā)生了顯著的提高，這表明H8 磷酸化起到的是抑制性的作用。
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總的來說，在本文中作者探究了兩種PTM對于GPR52信號傳導(dǎo)的影響，并發(fā)現(xiàn)N-糖基化修飾促進(jìn)了其自激活，而H8的磷酸化則抑制了其對于β-arrestin的招募從而抑制受體的內(nèi)化過程。
本文作者：WYQ
責(zé)任編輯：MB
DOI：10.1038/s41589-025-01864-w
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41589-025-01864-w
