多巴胺D1受体（D1R）是介导中枢神经系统多巴胺信号的重要G蛋白偶联受体（GPCR），主要偶联Gs/olf蛋白，其功能异常与帕金森病、精神分裂症、阿尔茨海默病等多种神经精神疾病密切相关，是创新药物研发的重要靶标。传统D1R药物多作用于内源性多巴胺结合的正构口袋，但受亚型间口袋高度保守、生物利用度低、血脑屏障透过性不足及心血管不良反应等制约，临床应用受限。正向变构调节剂（PAM）通过结合正构口袋以外的位点增强受体对内源性多巴胺的响应，在提高亚型选择性、实现可饱和活性调节等方面具有优势，为D1R精准药理调控开辟了新方向。

部分D1R PAM已进入临床研究，如Mevidalen（LY3154207）正探索改善路易体痴呆相关认知功能障碍的潜力。然而，现有PAM的药理活性及临床应用效果仍存在局限。既往研究发现，LY3154207、BMS-A1、MLS6585等不同化学骨架的D1R PAM联合使用可产生明显协同增强效应，提示D1R可能存在多个功能相关联的变构位点，但除LY3154207外，其余PAM的结合位点及调控机制仍不清楚，多个空间独立的变构位点如何协同影响受体构象与信号转导，仍缺乏系统认识。

2026年10月21日，上海交通大学基础医学院庄友文团队、伟德bv1946官网徐华强/王悦团队，联合美国国立卫生研究院David R. Sibley、Lei Shi团队及美国北卡罗来纳大学教堂山分校Kevin J. Frankowski团队等，在国际期刊Science Advances在线发表题为“Multiple Allosteric Sites Allow for Synergistic Enhancement of GPCR Signaling”的研究论文。团队以D1R为研究对象，对前期发现的变构调节剂MLS6585进行药物化学优化，获得活性与调节效能显著提升的新型PAM UNC9815和UNC10062。研究首次从结构与功能层面揭示：D1R上三个空间独立的变构位点可被不同PAM同时占据，通过互补的构象调控机制产生显著功能协同效应，使多巴胺的功能效力提升超过1000倍；不同PAM协同稳定受体胞内外关键结构区域及活化相关分子开关，促进D1R形成更稳定、有利于G蛋白偶联的活化构象，即“超稳定活化状态”。

药理学表征显示，四种PAM均能不同程度增强多巴胺或SKF81297诱导的D1R信号，LY3154207、BMS-A1与UNC系列化合物之间存在明显协同或加和效应；三联PAM组合在β-arrestin募集实验中可使多巴胺EC50左移超过1000倍，TRUPATH BRET实验亦验证了多PAM对Gs蛋白激活的协同增强作用。

为阐明多位点协同机制，团队利用冷冻电镜解析了不同PAM组合结合状态下D1R–Gs复合物的高分辨率结构（整体分辨率2.4–2.6 Å）。结构显示，D1R存在三个空间独立、可同时结合不同PAM的变构位点：LY3154207结合于靠近第二胞内环（ICL2）的位点，BMS-A1结合于TM1–TM7界面胞内侧下方口袋，UNC9815/UNC10062结合于同一界面胞外侧上方口袋；上下两个口袋沿TM1–TM7界面相邻排列，形成既往GPCR研究中尚未明确表征的独特“双层变构口袋”组织模式。结合氨基酸突变与功能实验，验证了不同PAM具有相对独立的结合位点，且上方口袋的特定突变不仅削弱UNC9815的正向调节作用，甚至可使其转变为弱负向变构调节。通过多巴胺受体家族序列、结构及功能比较，研究还阐明了变构位点介导亚型选择性的分子基础，如BMS-A1口袋中的关键残基S361.45在D5R中被体积更大的W531.45取代。

分子动力学模拟显示，D1R活化是逐级稳定的过程：正构激动剂首先诱导受体活化，LY3154207通过稳定ICL2进一步稳定活化构象，并有助于提高整体复合物稳定性；BMS-A1与UNC系列化合物随后分别从胞内侧和胞外侧加固受体，促进TM6外移与G蛋白结合、稳定TM7及ECL2，使受体进入“超稳定活化状态”。多位点PAM结合显著限制受体关键区域动态性，其中ECL2的RMSF由无PAM时的2.46±0.77 Å降至三联PAM时的0.87±0.11 Å；胞外口袋的稳定还可能限制正构激动剂解离，进一步解释多位点调控增强多巴胺效价的机制。

本研究是徐华强联合团队围绕多巴胺受体药理与药物设计长期合作取得的又一重要成果。此前团队先后揭示人源D1R与Gs蛋白偶联及受体活化机制（Cell, 2021）、多巴胺及变构调节剂对D1R的配体识别与活性调控机制（Cell Res, 2021），并系统解析D1R至D5R五种亚型的配体识别与G蛋白偶联机制（Cell Res, 2023），近期受邀在Annual Review of Pharmacology and Toxicology发表综述（2026）。本项工作将研究视角从单一位点拓展至多个变构位点的协同作用，揭示了变构位点通过互补构象调控协同增强受体活性的新原理，拓展了GPCR变构药理学研究范畴，为神经精神疾病创新药物研发提供了新方向。

上海药物所在读博士生王凯，美国NIH的Snezana T. Dimova、John N. Hanson、Abhishek Thakur，以及广州医科大学特聘教授徐有伟为共同第一作者；上海交通大学庄友文研究员，美国NIH的David R. Sibley资深研究员、施磊资深研究员，原上海药物所王悦副研究员，以及美国北卡罗来纳大学教堂山分校Kevin J. Frankowski助理教授为共同通讯作者。徐华强研究员、上海交通大学张健教授等提供了重要帮助。本研究获得国家自然科学基金委员会、国家重点研发计划、科技部“战略性科技创新合作”重点项目、伟德bv1946官网战略性先导科技专项、上海市科技重大专项/面上及何享健青年科学家项目等经费资助。

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeh3401

图. 多位点协同变构作用促进D1R逐级活化的分子机制模型。正构激动剂与不同PAM逐步稳定D1R活化构象，最终形成有利于G蛋白偶联的高度稳定活化状态。

（供稿部门：徐华强课题组；审核：徐晓萍；责编：王肖成）