血栓被稱為生活中的“隱形殺手”，可在任何年齡、任何時間發生，發病率高且隱匿性強，如果不能得到及時、規范的診治，將嚴重危及生命。血栓的形成依賴于血小板的活化和聚集。抑制血小板的活化和聚集是抗栓治療的主要手段之一，因此與之相關的酶和受體的結構功能研究，以及相關藥物開發一直是研究熱點。蛋白酶激活受體1（Protease-activated receptors 1，PAR1）是血小板上主要的凝血酶受體，在血小板活化、聚集以及血栓形成中發揮重要作用，是已確證的重要抗栓藥物靶標。通常情況下，GPCR的內源性激動劑都是游離的分子，而PAR家族受體采取了一種獨特的激活機制：凝血酶識別并特異性切割受體N端，并暴露出一個新的N端，新暴露的N端隨后作為栓配體，通過分子內相互作用與受體結合并激活受體（圖a）。由于該家族受體仍未有激活態結構報道，其栓配體偶聯機制、受體激活機制以及G蛋白結合機制仍然未知，阻礙了靶向該家族受體的藥物研究進程。

2024年7月12日，浙江大學基礎醫學院張巖/毛春友團隊聯合上海藥物研究所徐華強團隊，在Cell Research上發表了題為 “Structural Basis of Tethered Agonism and G protein coupling of Protease-Activated Receptor” 的研究論文，報道了人源PAR1獨特的栓配體結合激活機制和G蛋白選擇性機制，為開發新型靶向PAR1的G蛋白選擇性藥物提供了結構基礎。

本研究利用單顆粒冷凍電鏡技術分別解析了栓配體激活的人源PAR1受體與下游Gq蛋白及Gi蛋白復合物的高分辨電鏡結構，分辨率分別為3.0埃和3.2埃。結構分析發現，PAR1的栓配體采取了與粘附類受體完全不同的結合模式，PAR1的栓配體僅由六個氨基酸組成，但與受體的N端、ECL2、TM6和TM7等位置形成了廣泛的相互作用，并與ECL2形成了額外的β-sheet（圖b）。經過序列比對和結構預測，研究團隊發現這一配體識別機制在PAR家族中十分保守，提示該家族受體可能具有相同的配體識別機制。

區別于其他的A類GPCR受體，PAR1的激活過程沒有明顯的TM6下端外擴，而表現為TM6和TM7的整體向下平移（圖c）。配體占據一個很淺的胞外口袋，并通過受體上端的一系列具有較大側鏈的氨基酸殘基，包括H3366.58, Y3376.59, Y3537.35, F2715.39, Y1833.33, F1823.32, M1863.36等將激活信號從胞外傳遞到胞內（圖d）。

開發選擇性拮抗某一特定信號通路的藥物一直是PAR1藥物研發的重點。本研究通過PAR1與Gq和Gi蛋白復合物結構的解析和功能驗證，發現PAR1的ICL2和ICL3在Gq的結合中發揮重要作用，而對Gi的結合影響較?。▓De）。ICL2和ICL3在PAR1在G蛋白結合過程中表現出的差異，對開發選擇性拮抗PAR1的Gq信號的藥物提供了新的設計位點和分子基礎。

浙江大學醫學院博士生郭嘉，周云利為論文共同第一作者；浙江大學基礎醫學院張巖教授，上海藥物研究所徐華強研究員，浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院毛春友研究員為共同通訊作者；上海藥物研究所謝欣研究員和郭世猛博士為文章提供了重要支持；中國科學院上海藥物研究所冷凍電鏡平臺、浙江大學冷凍電鏡中心為數據收集給予了大力支持；研究工作得到了科技部、國家自然科學基金、浙江省自然科學基金的資助。

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