本研究通过自组装制备了基于G蛋白偶联雌激素受体（GPERs）的电化学传感器，并对其进行了双层金纳米粒子修饰，用于测量5种GPER配体的传感动力学。该传感器对17β-雌二醇、白藜芦醇、G-1、G-15和双酚A的互连变构常数（Ka）分别为8.90×10−17、8.35×10−16、8.00×10−15、5.01×10−15和6.65×10−16 mol/L。传感器对5种配体的灵敏度依次为17β-雌二醇>双酚A >白藜芦醇> G-15 > G-1。受体传感器对天然雌激素的敏感度也高于外源性雌激素。AbMole（https://www.abmole.cn/）精研抑制剂十年，最新的科研动态不断与您分享。分子模拟对接结果表明，GPER的残基Arg、Glu、His和Asn主要与-OH、C-O-C或-NH-形成氢键。在本研究中，利用电化学信号放大系统模拟细胞内受体信号级联，使我们能够直接测量GPER -配体相互作用，并探索GPERs在生物传感器上自组装后的动力学。

G-1（Abmole，M4836，纯度>99%）是一个高亲和力的，选择性GPR30激动剂，其Ki值为11 nM，EC50值为2 nM。

G15（Abmole，M7871，纯度为100%）是一种高亲和力和选择性G蛋白偶联雌激素受体（GPER/GPR30）拮抗剂，Ki值为20 nM。

BPA（Abmole，M20413，纯度>99%）是一种潜在的非甾体抗炎剂，可与β-环糊精形成固体包合物。它与喹诺酮类抗菌剂相互作用可诱导γ-氨基丁酸受体的功能阻断。

Resveratrol（Abmole，M2267，纯度为100%）是由几种植物天然产生的一种植物抗毒素，具有抗炎和其他有益的作用，Resveratrol也是一种特异性的SIRT1活化剂，有效的孕烷X受体（PXR）抑制剂和一种Nrf2激活剂。

17β-Estradiol（Abmole，M5625，纯度>99%）是一种类固醇。

四种配体化合物的相互变构常数（Ka）为:Ka,Res=8.35×10−16mol/L;Ka, G-1=8.00×10−15mol/L; Ka, G-15=5.01×10−15mol/L; Ka, BPA=6.65×10−16mol/L（图6，不同颜色的柱表示不同的GPER配体）。较小的Ka值表明，由于配体-受体相互作用，放大和信号输出更有效，从而表明更高的检测灵敏度。5种配体中，E2的Ka最小，灵敏度最高。5种配体的传感器灵敏度依次为E2>BPA>Res>G-15>G-1。

计算主链原子相对于蛋白质的RMSD，以评估配合物的结构稳定性，并反映模拟过程中系统的稳定性。均方根偏差（RMSD）通过使用“gmx rms”模块获得。RMSD图（图8A-E）显示，17β-雌二醇（红色）的波动模式从0 nm到1.60 nm从0 ns到5 ns增加，从5 ns到16 ns稳定波动。RMSD从16 ns到17 ns（1.60 nm到2.30 nm）逐渐增大，从17 ns到18 ns略有下降。RMSD在18 ~ 40 ns之间稳定波动，在40 ~ 41 ns之间略有下降。从41 ns到42 ns, RMSD逐渐增大，在42 ns到90 ns之间稳定波动。从90 ns到轨迹结束，RMSD略有下降。除了17β-雌二醇系统在90 ns时出现波动外，几乎所有系统都在75 ns后稳定下来。17β-雌二醇的RMSD稳定在1.75 Å;白藜芦醇、双酚A和G15稳定在0.75 Å，G1稳定在1 Å。17β-雌二醇的RMSD较大;这表明它与GPER的结合不太稳定。这与雌激素配体化合物激活受体构象改变并产生生理功能时发生的冲击理论是一致的。配体不完全与受体结合，配体化合物反复敲打受体，从而提高了配体活化受体蛋白的效率。

在分子动力学模拟中，氢键分析是衡量蛋白质配体稳定性的重要参数。在生物化学中，氢键是一种重要的相互作用，在分子识别、结构稳定性、酶催化、药物分布和渗透性等方面发挥着重要作用。药物的溶解度及其与生物分子靶标建立重要联系的能力促进了强结合和选择性，如果药物含有能够产生氢键的官能团，则可以增强这种结合和选择性。我们计算了100 ns MD模拟过程中形成的氢键数，以了解GPER与上述五种雌激素配体的结合强度（图12）。与其他四种雌激素配体化合物相比，Res和G-1与GPER结合时产生更多的氢键，E2与GPER结合时产生更少的氢键，使得GPER-E2复合物的稳定性降低，这也符合上述的冲击理论。在100 ns的分子动力学刺激下，E2与GPER形成1-2个氢键。

为了阐明Ka与配体促进GPCR进入活性构象的效率之间的可能关系，以及与GPCR活性的可能关系，系统地分析了MD模拟过程中细胞内TM3-TM6距离的变化，包括E2-Res（图13B）、E2-BPA（图13C）、E2-G1（图13D）和E2-G15（图13E）。从整体距离变化分析来看（图13A），5种雌激素配体化合物均可引起GPER构象变化，Res、BPA、G-1、G-15确实具有雌激素样功能，在实际体内环境中可以发挥相应的生理功能。此外，与GPER天然底物E2相比，白藜芦醇、G1、G15与GPER结合后TM3-TM6距离（图13B、D、E）略有降低，而BPA与GPER结合后TM3-TM6距离无显著差异（图13C）。Res、E2和G-1与GPER结合后TM3-TM6的距离稳定，而BPA的距离在27 ~ 32 ns时迅速减小，32 ns后增加，G-15的TM3-TM6距离在27 ns时迅速增大，在37 ns时迅速减小，且小于GPER与E2结合时的距离。

鸣谢：Dingqiang Lu, et al. Molecules. 2023 Apr 7;28, 3286.