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RFa家族新成员26RFa/43RFa的研究进展# 李宁，方泉** 基金项目：教育部高校博士点（新教师课题）专项科研基金（200807301028） 作者简介：李宁（1985-），男，硕士，助理实验师，主要从事神经肽生理和药理的研究 通信联系人：方泉（1980-），男，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向为多肽药物化学. E-mail: fangq@lzu.edu.cn （甘肃省新药临床前研究重点实验室（兰州大学）、兰州大学基础医学院生理学研究所，甘肃兰州 730000） 5 摘要：近年来的研究表明RFa肽在机体中具有重要的生理功能。26RFa/43RFa是RFa肽家族的新成员，为GPR103受体的内源性配体。已有的药理学研究表明26RFa/GPR103系统在摄食、能量代谢、内分泌、心血管、痛觉和骨形成等方面具有重要的调节作用。然而，26RFa/GPR103系统的结构和功能研究还刚刚起步，仍需进一步深入的研究。本文简述了10 26RFa/GPR103的发现、生物活性和构效关系研究等方面的最新进展，并展望了该研究方向今后的发展趋势。 关键词：神经药理；RFa肽；26RFa；受体；生物功能；构效关系 0 引言 1977年，研究人员从软体动物蛤（Macrocallista nimbosa）的神经节中分离出了一种具35 有心脏兴奋功能的四肽FMRF-NH2[1]。随后，通过免疫组化法技术在哺乳动物的中枢神经系统中发现了FMRF-NH2样物质[2,3]，从而暗示着哺乳动物体内中也存在与FMRF-NH2结构相似的神经肽分子。随后，人们在几乎所有主要动物门类的动物神经系统中发现并鉴定了大量的此类结构的生物活性肽。由于这些肽类分子的C末端均以RF-NH2结构结尾的，从而将此类肽归为RFa肽家族。RFa肽具有广泛的生物活性，已有的研究发现它们在心血管活性、40 肌肉收缩、运动、水平衡、摄食、痛觉调节、神经内分泌等多方面均具有重要的调节作用[4-7]。 根据RFa肽的来源和结构的不同，进一步将哺乳动物RFa家族肽分为以下几类：神经肽FF（NPFF）类、促乳腺素释放肽（PrRP）类、LPXRFa类、Kisspeptin类和26RFa/43RFa类[7-14]。NPFF类的重要成员NPFF和NPAF是1985年从牛脑延髓中利用抗FMRFa的抗体通过免疫亲和法分离并鉴定的，并发现它们具有吗啡调节作用[8]，此类神经肽主要是通过45 NPFF1和NPFF2受体来介导其生物活性的。PrRP类的两种PrRP肽（PrRP-20和PrRP-31）最初也是从牛脑中分离出来的，而且由于它们在离体的大鼠垂体细胞中能诱导催乳激素的释放而被命名[9]，同时还发现PrRP肽为GPR10受体的天然配体。LPXPFa类肽的主要成员是RFRP-1和RFRP-3，它们与NPFF具有相似的C末端序列[10-12]。Kiss基因编码的第一个Kisspeptin类肽是从人胚胎的组织中分离出来，由于它能在不同的癌细胞类型中抑制迁移而50 被命名为metastin，已有发现表明它也是孤儿受体GPR54的内源性配体[13,14]。 随着近年来研究的深入，RFa肽在机体内重要的生理学和药理学功能不断地被认识，从而引起了越来越多的化学、生物学、药学及其交叉领域研究人员的广泛兴趣。26RFa/43RFa类神经肽作为哺乳动物RFa肽家族的新成员，此文将简述此类神经肽的发现，总结了近几年来在26RFa/43RFa生理学功能和构效关系等研究方面的最新进展，并结合本实验室NPFF55 方面的工作积累，对26RFa/43RFa的未来研究趋势进行了展望。 1. 26RFa的发现及其组织分布 2003年，美国、日本和法国三个不同的研究组通过反向药理学的方法分别发现了26RFa（也被称为P518）和它的N端延长形式43RFa（或称为QRFP），它们是孤儿受体GPR10360 的内源性配体[15-17]。迄今为止，已经在人、牛、小鼠、大鼠、蛙、金鱼、鹌鹑、鸡和斑胸草雀等不同种属的脊椎动物体内发现了神经肽26RFa，不同种属26RFa的氨基酸序列结构对比见表1。通过结构对比发现其C末端KGGFXFRF-NH2（X=S、G、A或T）序列存在于所有已经得到鉴定的哺乳动物、蛙类、鸟类和鱼类中，因此该C末端八肽在生物进化过程中具有较高的同源性，暗示着C末端的保守结构在决定26RFa生物活性中发挥了重要作用65 [15-21]。而且哺乳动物之间的26RFa具有高度的氨基酸结构同源性，如牛的26RFa氨基酸序列分别与大/小鼠、人类的有约85%、80%的同源性[15-18]。蛙类和鸟类的26RFa与人类的相比，也具有较高的氨基酸序列同源性（约74% - 80%）。但鱼类26RFa与人类的相比，其结构同源性只有43% [16, 17, 19-21]。 脊椎动物的26RFa前体蛋白都是由110-168个氨基酸组成的，通过前体蛋白的结构分析70 发现，26RFa的氨基酸序列位于前体蛋白的C末端 [15-21]。在哺乳动物中，26RFa前体蛋白加工过程中在26RFa序列上游的赖氨酸残基处或者43RFa序列上游的精氨酸残基处发生断裂，从而生成了26RFa和43RFa [15-18]。其N末端延长结构43RFa对26RFa的受体GPR103具有同26RFa相近的亲和力[15, 16, 22]，并且表现出26RFa样的生物活性[23, 24]。在鱼类中，前体蛋白也是在26RFa序列上游的赖氨酸残基处发生断裂生成了26RFa，但迄今为止没有证75 实鱼类43RFa的存在[19]。有趣的是，鸟类26RFa前体蛋白是在26RFa序列上游的赖氨酸-精氨酸（KR）残基处发生断裂而生成了26RFa，而且生成的26RFa的氨基酸残基数与其它种属的不同（不是26个），分别是27（鹌鹑和鸡）和25个（斑胸草雀）[20, 21]。 表1 - 不用种属的26RFa氨基酸序列的比较 种 属 氨基酸序列 参考文献 人 TSGPLGNLAEELNGYSRKKGGFSFRF-NH2 16, 17 牛 VGGLLGTLAEELNGYSRKKGGFSFRF-NH2 16 大鼠/小鼠 ASGPLGTLAEELSSYSRRKGGFSFRF-NH2 15, 16, 17, 18 蛙 VGTALGSLAEELNGYNRKKGGFSFRF-NH2 17 金鱼 QNEALTSIAGGLQAFNRQKGGFGFRF-NH2 19 鹌鹑 GGGGTLGDLAEELNGYSRKKGGFAFRF-NH2 20 鸡 GGGGTLGDLAEELNGYGRKKGGFAFRF-NH2 20 斑胸草雀 SGTLGNLAEEINGYNRRKGGFTFRF-NH2 21 80 科研人员已经从转录水平研究了26RFa在哺乳类、鱼类和鸟类体内的表达，结果表明26RFa/43RFa及其前体主要分布于各种动物的脑组织中，尤其是在下丘脑中的表达较高 [15-21, 25-28]。在人的组织中，26RFa主要在下丘脑的室旁核和腹中核中转录 [25]，并且26RFa在小脑、脑干、视网膜和前庭神经核以及脊髓的背角和侧角等中枢神经系统中也有高水平的转录[15, 25]。此外，26RFa的mRNA在人的外周组织，如前列腺、睾丸、结肠、甲状腺、副甲状85 腺、冠状动脉和膀胱中也均有分布[15]。大鼠的26RFa主要在下丘脑的后交叉区、弓状核、腹内侧核和外侧区有转录[16, 17, 27]。在大鼠视神经、脊髓背角和背根神经节等中枢神经系统中也检测到较高水平26RFa转录物的分布，并且在气管和乳腺等外周组织也有分布[16, 26]。在小鼠中，在脑组织的下丘脑室旁核和下丘脑侧区以及外周组织的眼睛、睾丸、肝脏和骨中均有较高水平的26RFa转录[18, 28]。金鱼26RFa的mRNA主要分布于中枢神经的下丘脑、视90 顶盖和丘脑以及外周的睾丸，其次在肾脏、肠、端脑、心脏、小脑、脊髓、脑垂体、肝脏和鳃中也有适度水平的转录[19]。在鸟类中，26RFa主要在下丘脑中转录[20, 21]。26RFa的mRNA主要分布于鹌鹑的下丘脑间脑[20]，而26RFa前体mRNA的在斑胸草雀的下丘脑内侧前区、腹内侧核和外侧区中的转录水平较高[21]。 95 2. 受体GPR103的发现及其组织分布 早在2001年，加拿大的研究人员利用已知的大鼠白三烯TL2受体的DNA序列，通过生物信息学方法在GenBank数据库搜寻，首次发现了人的GPR103基因，该基因编码了七次跨膜的G蛋白偶联受体GPR103 [29]，该受体后来也被称为SP9155或AQ27受体[15, 16]。迄 今为止，已经克隆出了人、大鼠、小鼠、鸡、斑胸草雀等多种GPR103受体[15, 16, 18, 20, 21, 29, 30]。100 值得注意的是，小鼠GPR103受体存在GPR103A和GPR103B两种形式，它们分别与人GPR103具有83%和79%的同源性，且相互之间具有75%的同源性[18]。大鼠GPR103 受体存在QRFP-r1和QRFP-r2两种形式，QRFP-r2与人GPR103和大鼠QRFP-r1分别具有81.7%和77.6%的同源性[30]。 由于GPR103与已知的RFa肽的受体NPFF1和NPFF2具有较高的序列同源性，以及分105 布区域的相似性，因此推测GPR103受体的内源性配体可能为RFa肽 [15, 16, 29]。受体亲和实验显示，26RFa及其N端延长形式43RFa对GPR103均有非常高的亲和力（nM级），且43RFa的亲和性比26RFa稍高一些，因此26RFa和43RFa 被认为是GPR103受体的内源性配体[15, 16]。钙流法和cAMP法等体外功能性实验数据与上述结果一致，而且发现GPR103受体的生物功能可能与Gi/o和Gq信号通路相关[15, 16]。 110 与26RFa的分布相似，人类、啮齿类和鸟类的GPR103受体也主要分布于脑区。在人组织中，GPR103受体主要分布于脑区的下丘脑、丘脑、垂体、视网膜、三叉神经节、和前庭神经核等核团，以及心脏、肾脏、睾丸和胎儿的骨头等外周组织中。其次，在皮质、基底前脑、中脑、脑桥、肺、骨髓、骨骼肌中也有少量表达[15, 28, 29, 31]。在大鼠中， QRFP-r1在下丘脑、延髓、中脑、脑桥和肾上腺中表达量也较高，同时在丘脑、骨、脊髓背角、睾丸和115 眼中也有分布[16, 26, 28, 32]；而QRFP-r2的分布贯穿于整个脑中，在丘脑的连结核和丘脑束旁核、髓质的面神经核的尾部和外侧旁巨细胞核的喙部和脑干的舌下核表达量较高，此外在骨、脊髓、喙腹外侧网状核、疑核、前庭神经核、孤束核和下橄榄核也有分布，以及在脑部的侧间隔、海马、下丘脑、内侧杏仁核、黑质密部的背柱和腹侧被盖区和部分脑桥中也少量存在[26, 28, 30]。小鼠GPR103A和GPR103B受体存在于中枢神经系统、眼、睾丸、肾上腺和骨骼120 等组织中[15, 18, 28, 31]。它们在脑中有着不同的多种分布区域，GPR103A受体主要在嗅球的僧帽细胞层、副嗅球、海马回嗅觉小岛和孤束核等处有表达，而GPR103B主要表达于尾壳核、三角隔核、下丘脑室旁核、外侧下丘脑的大细胞核、内侧乳头体上核、面神经核的喙部和网状核中，并且二者共同在嗅结节有强的共分布，它们向尾部延伸到腹侧苍白球的外壳和伏隔核并向背部延伸到纹状体[18]。鸡GPR103受体主要分布于脑中，且间脑和中脑表达水平高于125 大脑和小脑[20]。斑胸草雀的GPR103受体主要分布于脑部的视前区、下丘脑中前部、下丘脑侧区、视前内侧核、室旁核、下丘脑结节核、海马旁区、内侧隔膜核和终纹的床核侧部等核团中[21]。 3. 26RFa的生物活性 130 3.1 26RFa对摄食行为的调节 由于26RFa在摄食相关的下丘脑弓状核、腹内侧核和外侧区等脑区有大量的分布，而且GPR103受体在下丘脑摄食相关的核团以及孤束核均有在分布，因此已有多个研究小组证 实了26RFa/GPR103系统在摄食行为方面的重要调节作用。 在小鼠中，侧脑室急性注射 26RFa及其N端延长的43RFa都能够剂量依赖性地引起摄135 食量的增加[ 17, 33, 34]。而且在定量供应食物的小鼠中，侧脑室注射一定剂量的26RFa、43RFa以及前体生成产物26RFa(20-26)和9RFa都诱导了摄食的增加，但其片段26RFa(1-16)和26RFa(8-16)无明显作用[23]。而进一步的慢性实验结果较为复杂。在正常饮食条件下侧脑室注射30μg/天的43RFa，连续注射13天能引起了小鼠一定程度的体重增加，在最初的几天中摄食量都显著地增加，但随后逐渐恢复至正常对照水平。在适当的高脂饮食条件下，侧脑室140 慢性注射43RFa能引起明显的体重和摄食量的增加，并且在最初两天的摄食过量现象尤其明显[34]。值得一提的是，在中枢慢性注射的条件下，43RFa能引起小鼠体内脂肪量的增加，以及能量代谢相关物质的血液浓度变化（如血糖、瘦素、胆固醇增加，且在适度高脂饮食下，胰岛素也有所增加）[34]。由于NPY Y1受体拮抗剂BIBP3226能够拮抗43RFa诱导的小鼠摄食量增加，而43RFa 在促食素（orexin）受体基因敲除小鼠中产生的摄食增加与野生型小鼠145 没有差异[18]，从而推测43RFa所诱导的小鼠摄食行为是通过激活NPY Y1受体而实现的，与促食素受体无关。 学术论文网Tag：代写论文 代写职称论文 论文发表 代写医学论文 |
