2025年10月29日，中国科学院上海药物研究所徐华强、吴艳丽和上海交通大学瑞金医院吴灿荣团队在The EMBO Journal发表题为”Structural insights into selective and dual antagonism of EP2 and EP4 prostaglandin receptors”的文章。该研究利用低温冷冻电镜（cryo-EM）技术，解析了人EP2和EP4受体分别与选择性拮抗剂PF-04418948和Grapiprant以及双拮抗剂TG6-129复合物的结构，揭示了EP2和EP4拮抗剂的选择性和有效性，以及双拮抗剂TG6-129与EP2和EP4结合的“双弹头”结合模式。

前列腺素E₂（PGE₂）是一种主要的生理活性脂质，其通过四种G蛋白偶联受体（GPCR），即前列腺素E₂受体EP1至EP4，在炎症、疼痛和癌症进展中发挥重要作用。PGE₂主要通过EP2和EP4受体影响免疫细胞，并促进免疫抑制的肿瘤微环境（TME）。PGE₂-EP2/EP4信号通路是连接TME中活性炎症和免疫抑制的关键调节节点，其选择性拮抗剂和双重拮抗剂开发已成为抗炎、抗肿瘤药物研发的热点。尽管EP1-EP4与PGE₂及G蛋白的激动态复合物结构已相继被解析，但是目前拮抗态复合物结构仅限于EP4与拮抗剂的晶体结构。EP2的拮抗态结构以及EP2和EP4受体双重拮抗结构基础的匮乏，严重制约了EP2和EP4受体选择性拮抗剂和双重拮抗剂的合理设计与开发。

为解决这一难题，研究团队以冷冻电镜技术获得了EP2和EP4分别与选择性拮抗剂PF-04418948、Grapigrant和双重拮抗剂TG6-129的cryo-EM结构（图1A）。这些结构揭示了EP2与EP4拮抗态复合物结构中不同的结合口袋特征和相互作用网络，为探讨理解EP2和EP4拮抗剂的选择性和有效性提供了关键见解（图1B-D）。此外，EP2的拮抗态复合物结构揭示了通过TM1、TM2、TM7和TM6的独特EP2激活传播途径，为阐明EP2的激动机制提供了结构基础（图1E-F）。

值得注意的是，研究还揭示了设计对EP2和EP4具有同等效力的双重拮抗剂的挑战。TG6-129与两种受体结合的结构揭示了一种新的结合模式，即小分子的不同部分优先与不同受体相互作用，这种“双弹头”结合模式为EP2/EP4双重拮抗剂设计提供了新的思路（图1G）。

徐华强课题组在前列腺素受体领域开展了系统性研究，此前已报道前列腺素F2α（Nature Communications, 2023）、前列环素受体（Science Advances, 2024）、前列腺素D2受体DP1（PNAS，2024）、DP2（PNAS，2025）和前列腺素PGE2受体EP1（PNAS，2025）的激动态结构药理学机制，当前研究是在前列腺素受体拮抗态结构药理学领域的一大重要突破。该研究为理解EP2和EP4拮抗作用提供了一个全面的结构框架，为设计更优更有效的选择性或双重靶向的下一代拮抗剂奠定了重要的结构基础。

本研究中的冷冻电镜数据在上海市高峰电镜中心收集。上海药物所博士后吴艳丽、张衡副研究员、上海交通大学博士研究生徐久银为该论文的共同第一作者；上海药物所徐华强研究员、博士后吴艳丽、上海交通大学瑞金医院吴灿荣副研究员为共同通讯作者。上海药物所为本研究的第一完成单位。该工作获得了国家自然科学基金委、科技部、中国科学院先导专项以及上海市市级科技重大专项等项目的资助。

全文链接：https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-025-00611-0

图1. （A）EP2-PF-04418948复合物、EP2-TG6-129复合物、EP4-Grapiprant复合物和EP4-TG6-129复合物的冷冻电镜密度图。（B, C, D）EP2和EP4拮抗态结构中结合口袋关键氨基酸残基的位置（B）、结合口袋电荷特性（C）和TM的相对位置（D）的显著差异。（E）EP2的活性和非活性结构的比较。PGE2结合的口袋（i）和TM7及TM6（ii）中残基的构象变化显示。氢键显示为红色虚线。红色圆圈表示原子之间的碰撞。构象变化由绿色箭头显示。（F）EP2激活中关键氨基酸突变体的cAMP活性曲线。（G）双重拮抗剂TG6-129结合EP2和EP4的结合口袋比较。