C族G蛋白偶联受体(GPCRs)(以下简称C族受体)包括mGluRs、GABA_BR、CaSR、TasterR等成员，在体内广泛分布并具有重要的生理功能，其活性受到精密的调控，并与多种疾病的病理进程密切相关。除了GPCR所共有的参与G蛋白偶联的HD以及膜内的C末端，C族受体还具有膜外巨大的参与配体结合的VFT，以及连接HD与VFT之间的CRD。同时，相对于其他亚家族受配体诱导的不稳定的二聚化，C族受体在体内形成组成性的二聚体。可以想见，结构复杂的C族C族受体具有复杂的激活机制。在大量的研究基础上，简化的基于单体的两步激活模型得到了广泛的承认。配体结合到VFT后导致VFT关闭，进而将激活信号传导到HD，构象发生改变后的HD与G蛋白偶联从而激活受体。但是，对于这一激活过程中的精细机制，还尚不了解。比如VFT是如何将构象变化传导到HD，CRD在其中所扮演的角色，目前还几乎是空白。而更重要的是，C族受体在体内是组成性的二聚体，对于二聚体在激活过程中复杂的构象变化以及由之而产生的各功能域间的相互作用和拓扑学效应，简化的两步激活模型并不能够完全解释。另一方面，功能的重要性和结构上的易操控性，使得C族GPCR成为重要的药物靶点。因此，对于C族GPCR激活机制的精细研究，在理论和应用上都具有重要的意义。本文研究了异源二聚体GABA_BR激活过程中的精细机制。我们根据生物信息学研究推测LB1-LB1结合界面对于受体的结构形成，以及GABA_BR的VFT-VFT相互作用具有重要的意义。由此我们根据构建的三维模型在可能的LB1-LB1结合界面上引入了一系列糖基化位点，进而检测了突变体的功能变化。结果发现，GB2-N114和GB2-N141失活，并丧失了所有二聚化的生理效应；而在同样位点引入的非糖基化突变GB2-Q114和GB2-Q141则无相应改变。这说明引入的糖基化位点所产生的VFT-VFT间的结构阻碍，导致GB1和GB2不能正常二聚化。类似的结果也在GB1中发现，位于LB1-LB1结合界面的GB1-N229和GB1-N251突变具有类似的生理现象。因此，这些结果探明了GABA_BR中VFT-VFT相互作用的精细位点，并对GABA_BR异源二聚化的形成机制提供了新的证据。我们还将糖基化突变引入到GB2的LB2底部，结果发现GB2-N209丧失了活性，但突变体并不影响异源二聚化，据此推测，该位点的失活与糖基化引入的结构阻碍影响了VFT的构象变化以及与HD的偶联有关。本文在前面工作的基础上，进一步在CRD中突变了其中严格保守的9个Cys残基。结果发现，所有的突变体均可以正常上膜、二聚化、结合配体，但其药物反应性质均发生改变，其中mGluR2-C500A产生高组成性活性，mGluR2-C518A激活强度降低，而其余的突变体则完全失活。同时还发现，上述突变体均可以被PAM所激活。这些结果证明了CRD参与了VFT-HD之间的偶联。利用其他手段我们证实了mGluR2-C500A具有完整的活性，并且其组成性活性依赖于CRD间的二硫键的存在，由此推测，其组成性活性可能与VFT和CRD之间的相对位置发生改变有关。为了证实这一点，我们进一步在CRD中进行了双突变体的研究，结果功能实验表明，与预测的一致，mGluR2-C500AC519A恢复了配体诱导的激活性质；而生物化学研究表明，VFT的C234具有与CRD中的C500、C518、C519间形成二硫键的潜力，从而形成不同的构象并呈现不同的生理效应。类似的结果在mGluiR4和mGluR5中也得到了验证。这些结果对我们解析CRD的空间结构，以及理解CRD在二聚体激活过程中所发生的构象变化，具有重要的意义。本文还利用生物信息学的方法研究了C族受体的进化路径。C族受体的VFT与一些细菌中转运小分子的PBPs具有共同的起源，但不同于PBPs，不同受体的VFT的配体结合具有高度的专一性。本文运用一种扩展的系统进化分析法，通过比较C族受体中的五种典型成员的VFT，来研究配体结合的专一性，这种基因／结构复制引起的功能上的趋异变化，是否是由在相关位点上选择参数的变化而导致的。结果显示，从统计上来看，这些不同的成员的VFTMs中的选择参数改变(或改变的进化率)是重要的。而且，通过比较产生在早期脊椎动物C族GPCR基因的进化图谱，我们发现C族受体的VFTMs有很高的位点专一性改变率，直接结果可能是在这些基因中的功能趋异变化，并最终导致了专一性的产生。这些结果有助于探究C族受体的VFT的功能位点，也为我们研究C族受体的进化提供了新的思路。