哈工大韩晓军教授团队解决人造细胞领域运用G蛋白偶联受体信号转导调控物质代谢难题

哈工大全媒体（梁英爽 刘延浩/文 刘延浩/图）近日，化工与化学学院教授、城乡水资源与水环境全国重点实验室成员韩晓军团队在人造细胞研究领域取得重要进展，解决人造细胞领域运用G蛋白偶联受体信号转导调控物质代谢难题。相关成果以《利用ADRB2介导的信号转导调控人造细胞内部糖原代谢》（An artificial cell capable of signal transduction mediated by ADRB2for the regulation of glycogenolysis）为题发表在《自然通讯》（NatureCommunications）上。该成果为自主人造细胞的构建奠定了基础。

细胞信号转导是细胞与外界环境交流的核心机制。目前，在人造细胞领域信号转导的研究依赖合成受体，难以在胞内生成第二信使进而调控代谢途径。G蛋白偶联受体（GPCR）是最大的膜受体家族，在激素、神经递质等信号转导中起关键作用。而在人造细胞中重构GPCR信号通路以调控下游代谢仍是巨大挑战。

针对上述难题，团队在人造细胞中重组了β2-肾上腺素能受体（ADRB2）、Gs蛋白α亚基（Gsα）和腺苷酸环化酶V（ADCY5），构建了完整的信号转导通路。当胞外第一信使异丙肾上腺素（ISO）结合ADRB2后，Gsα被激活，进一步促使ADCY5产生第二信使环磷酸腺苷（cAMP）。cAMP随后激活蛋白激酶A（PKA），使下游糖原分解代谢所需的磷酸化酶激酶（PhK）和糖原磷酸化酶（PYGM）发生磷酸化级联反应，最终将糖原分解为葡萄糖-1-磷酸（G-1-P），并进一步在酶的作用下生成6-磷酸葡萄糖酸内酯和NADPH。在整个信号转导过程中，人造细胞呈现出从ISO到cAMP、G-1-P和6-磷酸葡萄糖酸内酯的阶梯式信号放大特征。该研究成果首次在人造细胞中实现了GPCR介导的完整信号转导与代谢调控，为开发具有自主感知、响应和调节能力的人造细胞奠定了坚实的基础。

含ADRB2的人造细胞运用信号转导调控胞内糖原分解代谢

哈工大为论文唯一通讯单位。化工与化学学院韩晓军教授、李书彬副研究员为论文共同通讯作者，博士研究生刘延浩为论文第一作者，张祥祥副研究员、赵晶晶副研究员，博士研究生赵婉、赵英铭、任永硕参与相关研究工作。

该研究获国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金重点项目资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-68503-3