大麻是(Cannabis)一种古老的药用植物,它的最早使用记录可追溯到五千多年前。最新的研究发现,大麻素通过结合并激活特殊细胞表面的两类大麻素受体CBl和CB2发挥作用。CB1受体是中枢神经系统中最丰富的G蛋白偶联受体之主要参与精神和行为方面的调节。相比之下,CB2受体主要表达在周边免疫组织,参与机体的免疫应答。因此,深入研究大麻素受体的结构和功能关系及其信号转导途径,可以进一步阐明相关疾病发生的分子机制,为开发更有效的创新性治疗药物提供更好的理论基础和更广阔的思路。7跨膜受体与G蛋白的选择性偶联主要受两者的接触面调控,涉及到受体的多个部位和G蛋白的各亚基。然而,迄今为止决定受体与不同G蛋白偶联的高保真结构决定因子仍不被我们所知。CBl受体主要通过偶联Gi反向调节胞内cAMP,然而多个研究发现CB1受体可在某些特殊条件下通过偶联Gs介导胞内cAMP的产生。在本研究中,我们证明CB1受体可同时偶联到Gs提高胞内cAMP的水平和Gi介导ERK1/2和Ca2+信号的活化。相比之下,CB2受体选择性偶联到G；介导胞内cAMP水平的抑制。通过CB1/2嵌合体策略的运用,我们发现CB1受体的胞内第二个环(ICL2)在受体与Gi和Gs选择性偶联方面扮演关键角色,而C末端在G蛋白活化幅度方面起主要作用。进一步的定点突变数据表明L222突变成Ala或Pro后导致CB1从Gs偶联切换到Gi偶联。然而,L222被取代成11e或Val后导致受体与Gs和Gi的平衡偶联。另外,我们注意到来自ICL2的三个碱性氨基酸(H219、R220和R226)参与受体与G。的持续性偶联。来自GPCR-Gα复合物结构模拟的研究揭示L222的不同突变体可导致局部构象的显著差异,由此构成CB1与不同G蛋白选择性偶联的分子基础。总的说来,我们第一次揭示位于高度保守域DRY(X)6L的L222介导CB1受体与Gs和Gi两种在cAMP调控方面有相反效应的G蛋白的选择性偶联机制,而且这种机制可能在GPCRs家族的其它成员中扮演重要角色。我们的研究为大麻素受体与G蛋白偶联及大麻素类药物引起的耐受机制及双向效应提供了新见解。与CB1相比,CB2只偶联到Gi并介导胞内腺苷酸环化酶的抑制信号。我们尝试通过将CB2的胞内功能面与CBl对应的序列进行全局替换的策略达到CB2从Gi偶联转换到Gs偶联的目的。来自CB2/1单嵌合体的结果表明ICL2的交换削弱受体抑制cAMP的能力并伴有本底cAMP活性的显著提高。进一步来自CB2/1多功能域嵌合体的结果揭示ICL2和Cter的同时替换足以让受体在激动剂的处理下提高胞内的cAMP水平,且这种效应能被forskolin协同增强。此外,我们还将CB2受体中的P139(对应CB1的L222)突变成Ala和Leu,发现P139L几乎完全废除受体与Gi偶联的能力,而另一突变体P139A仍能偶联到Gi但其cAMP抑制能力被适当削弱。总体上,我们的结果显示来自CB1受体的ICL2足以让CB2受体获得与Gs的亲和力,而多个胞内环间的相互作用则能充分赋予CB2受体对Gs蛋白的选择性。此外,我们首次发现位于DRY(x)6L保守基序中的关键氨基酸作为一个关键位点在A类G蛋白偶联受体特异性偶联到Gi中扮演重要角色。失敏和胞内转运是精确调控G蛋白偶联受体时间特异性和空间特异性信号的两种重要方式。我们用融合EGFP的CB2受体研究配体诱导的内吞和分选机制。大麻素激动剂WIN55,212-2可以浓度依赖和时间依赖的方式引起受体的内吞。CB2受体的内吞途径主要由批有网格蛋白的小窝起始但不需要Gi蛋白的参与。此外,我们发现配体诱导的内吞并不能被CB2特异性拮抗剂AM630所阻断并且需要泛素化的参与。进一步的实验表明短期激动剂处理后的CB2受体主要通过重循环内含体途径缓慢循环到细胞膜。最后,我们还研究了影响CB2内吞和G蛋白偶联的结构决定因子,发现受体C末端的多个功能域参与受体的内吞并显著影响受体与G蛋白的偶联。总体上,我们的结果显示CB2受体的内吞受大麻样物质动态调控。