MCE一作論壇直播預告：解讀糖尿病心肌損傷新機制

各位科研特種兵請注意！9 月 23 日晚 7 點，復旦大學高攀老師做客 MCE 一作論壇，詳解靶點 GRK3 的發(fā)現(xiàn)與抑制劑 ICQA 的研發(fā)之旅！

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直播高光速遞

背景介紹

近年來，糖尿病發(fā)病人數(shù)呈上升趨勢。這些高血糖可為原發(fā)，或繼發(fā)于其他因素 (如長期服用抗精神病藥)。長期高血糖引起的心肌損傷機制一直是心血管系統(tǒng)的重要研究方向。已有前期研究證實 2 型大麻素受體 (CB2R) 可緩解糖尿病心肌損傷。但 CB2R 相關藥物具有潛在濫用及成癮性而面臨管制，難于直接轉化。因此，鑒定 CB2R 上游調(diào)節(jié)激酶具有重要的臨床意義。

為攻克這一難題，復旦大學鄒云增/李立亮/高攀老師團隊開展了深入研究，其最新成果“G protein-coupled receptor kinase 3 exacerbates diabetic heart injuries through directly phosphorylation of cannabinoid receptor 2 in humans and mice (G 蛋白偶聯(lián)受體激酶 3 通過磷酸化 2 型大麻素受體加劇糖尿病心肌損傷)”已于 2025 年 8 月 7 日發(fā)表于國際心血管領域頂級期刊 Circulation (IF=38.7)。

為深入解讀這一研究成果， MCE 一作論壇第六期特邀該論文的第一作者兼共同通訊作者——復旦大學附屬中山醫(yī)院?副研究員高攀老師，于 9 月 23 日 (周二) 晚 7:00 開啟一場線上學術盛宴！

高老師親授“實驗錦囊” 

“該研究首先使用了 MedChemExpress 公司的虛擬篩選服務 ，是將 MCE 目前有活性的小分子化合物，共 19,100 多個，分別與 GRK3 的蛋白結構進行虛擬對接，將所有化合物進行打分，選擇排名靠前的 30 個化合物進行功能驗證，最終明確對 GRK3 活性影響最大的小分子。個人感覺這項服務對于藥物小白特別友好，效率高。

另外，本研究中共使用了 MCE 公司將近 40 種小分子化合物，效果都比較好，關鍵是性價比高。就是藥物溶解的時候需要注意，很多小分子化合物都是不溶于水的，DMSO 又會對細胞產(chǎn)生毒性，所以溶劑選擇很關鍵。”

想聽高老師親述更多驚險刺激的科研細節(jié)、獨門秘籍和心路歷程？想知道虛擬篩選服務如何高效助力你的研究？

鎖定 9 月 23 日（下周二）晚 7 點，MCE 一作論壇直播間，互動好禮送不停！

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直播亮點

- 首次發(fā)現(xiàn) GRK3 是糖尿病心肌損傷中作用最明顯的 G 蛋白偶聯(lián)受體激酶
- 發(fā)現(xiàn) GRK3 的上游作用分子 YY1 及下游作用靶點 CB2R，補充了 GRK3 在心肌細胞中調(diào)控網(wǎng)絡
- 利用 MCE 的虛擬篩選服務，鑒定了 GRK3 的小分子抑制劑，并在體內(nèi)外模型中進行驗證
- 通過體內(nèi)外實驗證實 GRK3 是糖尿病心肌損傷的重要干預靶點，其小分子抑制劑I CQA 是潛在的治療藥物
- 與頂尖學者在線互動交流，解答您的科研困惑

好啦，預告完直播，咱也不能干等著！為方便您提前掌握核心脈絡，以下將完整呈現(xiàn)由作者團隊提供的的官方解析，助您高效獲取研究精華！小 M 這就帶大家先睹為快！

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成果深度解析

文章基本信息

研究揭示了 G 蛋白偶聯(lián)受體激酶 3（GRK3）是糖尿病心肌中 CB2R 的上游調(diào)節(jié)激酶，GRK3 通過直接磷酸化修飾 CB2R，促進 CB2R 轉位及蛋白降解，引起了糖尿病心肌損傷。轉錄因子 YY1 負調(diào) GRK3 表達，糖尿病抑制 YY1 致 GRK3 升高。利用 MCE 虛擬篩選發(fā)現(xiàn) GRK3 抑制劑 ICQA，可顯著緩解小鼠糖尿病心損且無主要臟器毒性，為替代 CB2R 靶向治療提供新策略。
 

圖 1. 研究示意圖^[1]。
GRK3 直接促進 CB2R S335 位點磷酸化，從而在 β-arrestin 輔助下導致 CB2R 內(nèi)化進入細胞漿中被泛素化降解。轉錄因子 YY1 可結合至 Grk3 啟動子的特定序列，轉錄抑制 GRK3 的表達；糖尿病通過抑制 YY1 活性從而促進了 GRK3 表達。小分子藥物 ICQA 通過直接靶向 GRK3 蛋白特定結構域，抑制了 GRK3 活性從而緩解糖尿病心肌損傷^[1]。

該文章首先使用 MCE 的虛擬篩選服務，在 19.1K 個有活性的小分子化合物中篩選 GRK3 的小分子抑制劑，最終使用排名前 30 的化合物 (Cistanoside A, HY-N0023; Regaloside C, HY-N7627; Cynarin, HY-N0359; Rubrofusarin gentiobioside, HY-N4177; Vicenin-1, HY-125112 等) 進行功能學驗證，最終明確小分子化合物異綠原酸 A (ICQA, HY-N0056) 可以顯著抑制 GRK3 的活性而緩解糖尿病心肌損傷。另外，作者的研究中，還使用了 MCE 眾多的小分子化合物，例如： (norepinephrine, HY-13715), (phenylephrine, HY-B0769),  (Barbadin, HY-119706),  (PYR-41, HY-13296), (MG132, HY-13259) 和  (Cycloheximide, HY-12320)，這些小分子藥物在體內(nèi)外模型中共同證實了 GRK3 在糖尿病心肌細胞中的重要功能。

本次研究所用到的 MCE 產(chǎn)品

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GRK3 通過直接磷酸化人/鼠的
CB2R 加劇糖尿病心臟損傷

研究方法

作者通過單細胞測序的結果分析 G 蛋白偶聯(lián)受體激酶家族成員在糖尿病心肌中存在表達差異；通過體外細胞動物模型比較各成員的生物功能；構建 GRK3 心肌細胞特異性敲除及過表達的動物模型及細胞模型，檢測 GRK3 在糖尿病心肌細胞中的功能；通過細胞生物學及分子生物學探究 GRK3 的作用機制，并且進行回補實驗；使用 DNA-Pull down 聯(lián)合質譜分析尋找 GRK3 在糖尿病心肌損傷中的上游作用因子，并構建動物模型進行驗證；最后使用 MCE 小分子化合物庫的虛擬篩選服務，鑒定 GRK3 的特異性小分子抑制劑。

核心結果

GRK 家族 7個成員（GRK1-7）在高糖處理的多個細胞類型中均有不同程度的表達變化。分別下敲心肌 GRKs后，發(fā)現(xiàn)高糖引起的多種心肌損傷形式在 GRK3 下敲組被最大程度地逆轉。進一步構建心肌細胞特異性敲除 GRK3 的細胞株，發(fā)現(xiàn)敲除 GRK3 確實顯著緩解了糖尿病心肌損傷，且心肌 GRK3 表達水平與糖尿病心肌損傷程度呈顯著正相關。

GRK3 能夠導致細胞膜上 CB2R 發(fā)生磷酸化，在招募 β-arrestin蛋白后促進磷酸化的 CB2R 轉位到細胞漿 (內(nèi)化過程)，促使 CB2R 被進一步泛素化降解。為了探究 GRK3 作用于 CB2R 的具體位點，作者通過構建位點突變，發(fā)現(xiàn) CB2R 的 S335 位點發(fā)揮決定性作用，若 S335 位點被突變，GRK3 將不再促進 CB2R 磷酸化及內(nèi)化。隨后作者在 CB2R 心肌細胞特異性敲除的糖尿病小鼠模型中證實，GRK3加劇糖尿病心肌損傷的作用依賴于 CB2R。

陰陽因子 YY1 (Yin-Yang 1)可以直接結合到 Grk3 啟動子的特定位點，轉錄抑制 GRK3 的表達。在 GRK3 心肌細胞特異性敲除的糖尿病小鼠中心臟原位注射 shYY1 的腺相關病毒，發(fā)現(xiàn) GRK3-cKO 可以緩解糖尿病心肌損傷，但在下敲 YY1 的情況下 GRK3 敲除所帶來的有利效應被顯著逆轉，進一步說明 YY1 是 GRK3 的上游負性調(diào)控因子。

小分子化合物 ICQA 能夠直接與 GRK3 結合，抑制 GRK3 的激酶活性。相比于其他 GRKs 家族成員，ICQA 對 GRK3 的結合能力最強，二者解離常數(shù)達 199 nM。最后作者將治療劑量的 ICQA 應用于糖尿病小鼠開展了臨床前實驗，發(fā)現(xiàn)其能夠顯著緩解糖尿病小鼠心臟功能損害，同時對其它主要臟器如肝臟、脾臟、腎臟、肺臟、脂肪及腦不產(chǎn)生明顯毒性。這些發(fā)現(xiàn)證實 ICQA 可通過調(diào)控 GRK3 而緩解糖尿病心肌損傷。

研究結論

本研究首先證實在糖尿病心肌損傷的過程中，GRK3 是作用最明顯的 G 蛋白偶聯(lián)受體激酶，敲除 GRK3 可緩解糖尿病心肌損傷。GRK3 直接促進 CB2R S335 位點磷酸化，從而在 β-arrestin 輔助下導致 CB2R 內(nèi)化進入細胞漿中被泛素化降解。轉錄因子 YY1 可結合至 Grk3 啟動子的特定序列，轉錄抑制 GRK3 的表達；糖尿病通過抑制 YY1 活性從而促進了 GRK3 表達。小分子藥物 ICQA 通過直接靶向 GRK3 蛋白特定結構域，抑制了 GRK3 活性從而緩解糖尿病心肌損傷。本研究拓寬了 G 蛋白偶聯(lián)受體激酶家族的新功能，發(fā)現(xiàn) GRK3 在糖尿病心肌損傷中的致病作用，并且鑒定了 GRK3 的上游、下游信號機制，為糖尿病心肌損傷的發(fā)生提供了理論認識。GRK3 作為 CB2R 上游重要調(diào)節(jié)激酶，其活性藥物有望替代 CB2R 相關藥物而用于糖尿病心肌損傷的防治。以上系列研究從靶點發(fā)現(xiàn)、到靶點優(yōu)化再到靶點成藥，為糖尿病心肌損傷的防治提供了理論依據(jù)。

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參考文獻
[1] Gao,Pan et al. G Protein-Coupled Receptor Kinase 3 Exacerbates Diabetic Heart Injuries Through Direct Phosphorylation of Cannabinoid Receptor 2 in Humans and Mice. Circulation,10.1161/CIRCULATIONAHA.125.073947.7 Aug.2025.