Biacore神助攻：GPCR活性调控机制研究取得突破性进展

由美国斯坦福大学主导的研究团队在Cell杂志上发表文章《Membrane phosphoinositides regulate GPCRb-arrestin complex assembly and dynamics》，成功破解了此问题，揭示膜磷酸肌醇 (PIP₂) 调控β-arrestin的活性，并调控GPCR-β-arrestin复合体的稳定性以及动力学过程。

01. 此次研究的核心目标

• 确定PIP2的功能到底是什么？
• 它如何调控GPCR-β-arrerestin复合物的组装与稳定？

02. 研究思路

对于以上问题，研究人员设计出如下研究思路：使用Biacore SPR技术，首先将非活性态βarr1蛋白固定在SA芯片上，随后将Fab 30探针（专门与活性态的βarr1结合）与V2Rpp或PIP₂的混合液流经芯片表面，看Fab 30探针的结合情况（图2）。

图2：Biacore SPR实验设计思路图

实验结果显示：

单独的Fab 30与处于非活性态βarr1蛋白的结合能力很弱；当V2Rpp存在时（非活性态βarr1转变为活性态）Fab 30与βarr1蛋白的结合能力非常强；当Fab 30与PIP2共注射时，Fab 30与处于非活性态βarr1蛋白的结合能力显著提升（图3）。此时，可以得出结论：PIP2具有正向调节βarr1蛋白活性态的功能。

图3：βarr1与不同Fab 30混合液结合数据

随后，研究人员再次使用Biacore SPR技术检测不同Analyte与βarr1蛋白野生型、3Q突变体、活性前体△CT突变体的结合能力并做数值统计（图4）：

图4：不同类型βarr1与各类Analyte结合数据

统计数据显示：

Fab 30与βarr1野生型最大结合能力约10%；活性前体△CT可达到约57%；40 mM PIP2与 Fab 30共注射时，最大结合能力相较于单独的Fab 30提升了3倍，且把活性前体△CT结合能力从57%提升到66%。此实验再次证明PIP2正向增加βarr1蛋白活性态的功能。此外，为了验证PIP2调节βarr1蛋白的特异性，使用Biacore SPR技术检测同类型阴离子脂质，实验观察到在βarr1野生型中PIP2显著性特异性（图5）。

图5：不同类型βarr1与各类Analyte结合统计数据

最终，研究人员结合各类实验确定PIP2正向调控β-arrestin的活性状态，并且PIP2参与GPCR-β-arrestin复合体结合并促进其稳定存在，最终实现调节GPCR活性功能。此外，当不存在GPCR时，PIP2会诱发β-arrestin的构象变化，并增加β-arrestin激活形式的存在。

03. 总结 – 总览全文，Biacore三大技术优势尤为亮眼：

1. 精密的连续流实验方法，保护了极为敏感的GPCR的活性。

2. 广泛的样品兼容性，使得GPCR，Fab，脂质等样品能够通过一次实验完成检测。

3. 精准快速的技术优势，使得不同配体与不同分析物之间微小差异都能够精准快速检测获得。

图6：文章研究框架图