在加速分子动力学模拟中捕捉到G蛋白从药物结合的GPCR（橙色）中解离的过程，从结合状态（蓝色）到游离状态（红色），其C末端残基的轨迹以蓝-白-红色谱显示。图片来源：Yinglong Miao, Anh T. N. Nguyen和Lauren May
北卡罗来纳大学的研究人员通过揭示G蛋白如何从许多常见药物靶向的受体中分离，发现了细胞信号传导中的一个关键步骤的工作机制。
北卡罗来纳大学医学院的科学家们在理解细胞如何在分子水平上对一些最广泛使用的药物做出反应方面取得了突破。他们发表在《美国国家科学院院刊》上的研究展示了一种非常强大的计算方法，用于揭示重要蛋白质如何在人体内传递细胞信号。研究人员希望这些新发现能够帮助开发更安全、更有效的治疗方法，适用于从心脏病到心理健康障碍等广泛疾病。
许多药物通过靶向称为G蛋白偶联受体(GPCRs)的蛋白质发挥作用，这些受体帮助细胞对激素和神经递质等信号做出反应。约三分之一的处方药都以这些受体为靶点。到目前为止，科学家们尚未完全理解"G蛋白"如何从细胞表面的药物激活受体中脱离，以继续信号传导过程。
通过使用"加速分子动力学"方法进行高级计算机模拟，北卡罗来纳大学的研究人员确定了G蛋白解离途径，并观察到这些蛋白如何脱离以将信号传递到细胞更深处。他们的模拟与实际实验结果相匹配，并展示了新型化合物如何减缓这一解离过程。这一发现更清晰地展示了药物在细胞内的作用机制。
"通过与澳大利亚莫纳什大学团队的国际合作，我们发现这些化合物可以在一致的模拟和实验中减缓G蛋白解离，"通讯作者、药理学和计算医学系副教授Yinglong Miao博士说。
"我们研究的小分子是一类特殊的药物先导物，能够高选择性地结合靶向GPCRs。这类化合物可以避免患者产生毒性副作用，同时也是治疗神经病理性疼痛而不会导致药物成瘾的候选药物。"
这一发现可能帮助药物开发者设计更精确的药物，微调细胞信号传导，从而有可能减少副作用并改善多种健康状况的治疗。
更多信息： Jinan Wang等，G蛋白从G蛋白偶联受体的解离动力学及别构调节的影响，《美国国家科学院院刊》(2025)。DOI: 10.1073/pnas.2512423122
期刊信息： 《美国国家科学院院刊》
提供方：北卡罗来纳大学教堂山分校医学院
引用： G蛋白模拟研究揭示细胞内关键信号传导步骤的工作机制(2025年11月21日)
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