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G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptors,GPCRs）是一类具有七次跨膜结构的膜蛋白家族。GPCR能够识别各种各样的外部刺激,然后偶联下游效应蛋白,激活细胞内信号通路。由GPCR驱动的信号通路几乎涉及所有的生理和病理过程,因此GPCR是目前研究最为广泛的药物靶点。胰高血糖素样肽-2受体（Glucagon-like peptide-2 receptor,GLP-2R）属于B1类GPCR,其内源性配体是胰高血糖素样肽-2（Glucagon-like peptide-2,GLP-2）。GLP-2作为肠道营养因子,其主要的生理功能是促进肠道细胞生长,增加营养物质的消化吸收。GLP-2的类似物替度鲁肽主要用于小肠短小综合症的治疗。近年来在啮齿类动物中的研究表明GLP-2的作用可能不局限于胃肠道,它与葡萄糖代谢和能量平衡有关,可能是血糖控制和胰岛素增敏的新型调控途径;在中枢神经系统中,GLP-2能够发挥降低血压和抗抑郁作用。B1类GPCR由于其较大的胞外区导致受体稳定性差、结晶难度高,通过X射线衍射技术获得复合物结构的困难很大。近年来借助冷冻电镜技术无需蛋白结晶的优点,超过一半的B1类GPCR与Gs的复合物结构得到了解析。针对GLP-2R的结构研究能够为进一步阐明GLP-2的肠道外功能提供线索,同时也可以为靶向GLP-2R的小分子药物开发提供关键信息。本课题采用bac-to-bac昆虫杆状病毒表达系统,通过在昆虫细胞中共表达GLP-2R与G蛋白的杆状病毒获得目的蛋白。前期通过对受体的融合标签、C端截短和去垢剂等条件进行筛选,获得少量GLP-2-GLP-2R-Gs复合物蛋白;然而这些复合物蛋白稳定性不佳容易聚集,因此无法进行后续冷冻电镜的数据收集。随后使用NanoBiT方法对受体和G蛋白进行改造,通过LgBiT与HiBiT之间强烈的相互作用,进一步稳定受体与G蛋白,最终获得颗粒均一且完整的复合物蛋白。利用冷冻电镜技术对复合物蛋白进行数据收集和三维重构,最终获得了分辨率为3.0?的GLP-2-GLP-2R-Gs复合物冷冻电镜结构。该结构为揭示GLP-2与GLP-2R的相互作用模式,阐明激活状态下GLP-2R招募下游G蛋白的分子机制奠定了基础,为基于结构的药物设计提供了理论依据,同时为发现GLP-2的新功能和调控机制提供了方向性指引。本论文还包括了特异性5-羟色胺2C受体(5-hydroxytryptamine 2C receptor,5-HT2CR)偏向激动剂的功能研究。偏向激动剂可以特异性选择下游信号通路,触发与治疗相关的特定信号通路,从而使与副作用相关的其他信号通路失活,因此增强了成药潜力。上海科技大学水雯菁课题组经过前期研究,在中草药提取物中发现了靶向5-HT2CR、偏向Gq信号通路的激动剂。本论文通过生物发光共振能量转移实验发现该化合物对5-HT2CR招募β-arrestin2起到抑制作用,进一步验证了它偏向Gq信号通路的特性,有助于后续开发靶向5-HT2CR的特异性药物。