MC4R是代谢调控的核心靶点‌，尤其在与GLP-1类药物的联合应用中展现了极大的潜力。然而，当前唯一获批的MC4R激动剂Setmelanotide(塞美拉肽）因缺乏结合特异性，常引发男女性功能障碍以及结合MC1R亚型而产生的皮肤色素沉着等副作用，严重时可能使患者出现抑郁，甚至自杀的倾向与行为，这些副作用成为制约其广泛应用的瓶颈。‌为了开发高特异性、高效力的MC4R激动剂，避免亚型交叉激活，比利时研究团队采用纳米抗体作为靶向结构，深入MC4R配体结合腔，并识别MC4R特有的非保守残基来实现亚型精准区分。该文章发表于《Nature Communications》，为 MC4R特异性纳米抗体的开发提供了首个结构生物学证据。

技术突破：ConfoBody平台与纳米抗体的高效筛选

稳定受体活性构象的关键

       研究团队采用ConfoBody技术平台，通过基因工程构建了MC4R与β2肾上腺素受体(β2AR)的嵌合体(MC4R-β2AR)。该嵌合体融合了β2AR的胞内环结构域和活性构象稳定化纳米抗体Cb80，使MC4R锁定在激活状态。这一设计不仅模拟了天然G蛋白偶联的受体构象，还为后续纳米抗体筛选提供了稳定靶点。

免疫筛选与功能验证

       通过免疫和噬菌体展示技术，团队从免疫库中筛选出73个MC4R结合纳米抗体。其中，16个纳米抗体在cAMP信号通路中表现出全激动活性。进一步的功能实验显示，pN162对MC4R的半数有效浓度(EC50）为12.5nM，与α-MSH(14.1nM)相当，且对MC1R、MC3R和MC5R无交叉反应(表1)。

表1：pN162与其他激动剂的受体选择性对比

 结构解析揭示结合机制

       通过冷冻电镜(cryo-EM）技术，团队解析了pN162-MC4R-Gs复合物的3.4 Å分辨率结构。结果显示，pN162的CDR3环深入MC4R的正构结合口袋，与跨膜区(TM2、TM3、TM6）关键残基(如E100、D126、Y268）形成氢键和疏水相互作用。值得注意的是，传统肽类激动剂依赖的Ca²⁺结合位点被pN162的R101取代，使其信号激活不依赖钙离子。这一发现为设计非钙依赖性药物提供了新思路。

pN162 结合的 MC4R-Gs-Cb35 复合物的冷冻电镜结构

激动剂和拮抗剂配体与 MC4R 的结合模式

核心优势：pN162的独特特性与临床潜力

高特异性与低脱靶风险

       pN162仅与MC4R结合，且其CDR3序列中不含保守的“HFRW”基序，避免了与其他黑色素皮质素受体的交叉反应。流式细胞术和放射性配体置换实验证实，pN162能完全竞争拮抗剂SHU9119的结合位点，表明其正构作用模式。

多信号通路的平衡激活

       与setmelanotide偏向激活Gq/11通路不同，pN162同时激活Gs和β-arrestin通路，且不受Ca²⁺浓度影响。这种平衡的信号特征可能降低心血管副作用风险，为长期治疗提供安全性保障。

结构导向的优化潜力

       pN162的结合模式为理性设计提供了模板。例如，突变实验显示R101和R104是信号激活的关键位点，而I102和V103的疏水性影响结合深度。这些发现可通过定向进化或化学修饰进一步提升效价。

从MC4R到更广阔的GPCR治疗领域

       pN162的突破为肥胖患者带来更安全的治疗选择。其高特异性避免了中枢Gs通路过度激活导致的血压升高等风险，且结构解析为基于结构的药物优化提供了明确方向。它不仅是候选药物，更是解析 MC4R信号通路的良好工具。其对Gs/Gq通路的平衡性激活，可用于阐明不同信号通路在食欲调控中的具体作用，指导临床精准用药。实现了基础研究与临床转化的双重价值。

       GPCR是全球上市药物应用最多的靶点，但因构象动态性强、亚型同源性高，开发高特异性激动剂极具挑战。该研究成功证明了纳米抗体擅长识别传统抗体难以触及的膜表面凹陷表位(如MC4R正构口袋），为“不可成药”靶点提供新可能，并且正凭借其独特优势改写GPCR靶向治疗的格局。

       更安全：亚型特异性避免脱靶毒性，为代谢疾病、神经疾病等领域提供纯净靶点调控；

       更高效：单域结构兼容多种工程化改造(如融合毒素、纳米颗粒递送），拓展适应症边界；

       更普适：构象选择性筛选平台可复制到其他 GPCR(如 GLP-1R、OX2R），加速代谢性疾病、成瘾等领域的药物发现。

       未来，随着更多受体-纳米抗体复合物结构的解析，这一技术有望在癌症、免疫疾病等领域实现突破性应用。

参考文献：Fontaine T, Busch A, Laeremans T, De Cesco S, Liang YL, Jaakola VP, Sands Z, Triest S, Masiulis S, Dekeyzer L, Samyn N, Loeys N, Perneel L, Debaere M, Martini M, Vantieghem C, Virmani R, Skieterska K, Staelens S, Barroco R, Van Roy M, Menet C. Structure elucidation of a human melanocortin-4 receptor specific orthosteric nanobody agonist. Nat Commun. 2024 Oct 1;15(1):7029. doi: 10.1038/s41467-024-50827-7. PMID: 39353917; PMCID: PMC11445563.

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