G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCRs）是迄今发现的最大的膜整合蛋白受体超家族之一，广泛分布于人体的各个组织器官中，参与纵多的生理病理反应，是重要的药物靶点。GPCRs主要通过激活G蛋白调节下游信号分子而参与某些生理病理反应，因此受体与蛋白的相互作用是整个跨膜信号转导的关键。传统观点认为，GPCRs激活G蛋白后，Gα-GTP与Gβγ亚基相互分离，被激活的Gα亚基通过信号转导进一步调节细胞内的某些生理反应。近期研究表明， GPCRs和G蛋白存在多种偶联关系，GPCRs不仅能够选择性地激活Gα亚基，还可以与Gβγ亚基相互靠近，甚至会使G蛋白亚基构象发生重排而不分离，这为进一步研究受体与蛋白的相互作用关系提供了新思路。Apelin受体（putative receptor protein related to AT1，APJ）是1993年O’Dowd等发现的孤儿GPCRs，广泛分布于血管系统与中枢神经系统，成为治疗缺血性心脏病、原发性高血压、心力衰竭等最具潜力的药物靶点之一。Apelin受体作为GPCRs家族中的一员，也主要是通过偶联G蛋白进而参与调节下游信号转导通路的。那么，Apelin受体会激活哪种类型的G蛋白、引起G蛋白的活化方式是怎样的以及会对信号转导产生怎样的影响，至今还不清楚。荧光共振能量转移技术（fluorescence resonance energy transfer technology, FRET）与生物发光共振能量转移技术（bioluminescence resonance energy transfer technology, BRET）是近几十年发展起来的用于研究活细胞中大分子之间相互作用的新技术。利用FRET与BRET技术能够在活细胞中实时、动态、连续地监测Apelin受体偶联G蛋白的动力学关系，这为实验的顺利开展提供了有力的研究手段。本课题旨在研究Apelin受体与G蛋白的相互作用关系。试图探明由APJ受体介导激活的G蛋白的活化机制，即Gα亚基与Gβγ亚基彼此分离亦或G蛋白构象发生重排而不分离。为Apelin受体参与的相关生理功能及多种疾病的发病机制提供实验依据，为相关药物的研发提供新的作用靶点。本实验通过构建Apelin受体与各亚型G蛋白的多种表达载体，通过瞬时转染人胚肾（human embryonic kidkey, HEK293）细胞，建立共表达Apelin受体与某一亚型G蛋白的细胞系。然后通过FRET与BRET技术研究Apelin受体与各亚基之间的相互作用关系，即采用FRET与BRET技术在活细胞内实时、动态地监测Apelin受体介导激活的Gαi1、Gαi2、Gαi3、Gαo与Gαq蛋白的活化机制。首先利用FRET与BRET技术在HEK293T细胞中研究Apelin受体介导激活的Gαi1蛋白的活化机制，加入激动剂Apelin-13刺激后，FRET与BRET信号几乎没有变化。其次利用FRET与BRET技术在HEK293T细胞中继续探讨由Apelin-13诱导激活的Gαi2与Gαi3蛋白的活化，当加入激动剂Apelin-13刺激后，FRET与BRET数值发生明显的上升现象。进一步检测其它亚家族的G蛋白活化时是否与Gαi2、Gαi3亚基活化一致，即利用FRET与BRET技术继续探讨了Gαo、Gαq与Gβ1γ2的相互作用关系。研究发现，加入激动剂Apelin-13刺激后，FRET与BRET信号与Gαi2、Gαi3亚基相反，出现了降低的现象。通过实验充分证实了由APJ受体激活的Gαi2、Gαi3亚型的G蛋白构象发生重排而不分离，而Gαo、Gαq亚基与Gβ1γ2亚基活化时彼此分离，并发现APJ受体可能不激活Gαi1亚基或引起极少部分Gαi1亚基的活化。这为APJ受体跨膜信号转导机制的研究提供了坚实的理论基础，有助于阐明Apelin受体在相关疾病发病中的作用机理，为研发靶向于Apelin受体的相关药物提供了新的思路，具有重要的推广价值。