本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
G 蛋白偶联受体 (GPCR) 是人体的信息传递者，是关键的蛋白质，其普遍重要性已通过2012 年诺贝尔化学奖得到证实。正如我在一篇博文中提到的那样，该博文是在奖项公布后撰写的，GPCR 几乎参与了您能想到的所有生理过程，从感知颜色、味道和气味，到神经递质和激素的作用。此外，它们还具有巨大的商业重要性，大约 30% 的上市药物与这些蛋白质结合并调节其功能。这些药物包括从抗抑郁药到降血压药物等各种药物。
但是 GPCR 也出了名的难以研究。它们很难从其保护性脂质细胞膜中分离出来，很难结晶，也很难诱使其放弃分子秘密。授予诺贝尔奖的原因之一是两位研究人员——罗伯特·莱夫科维茨和布莱恩·科比尔卡——完善了分离、稳定、结晶和研究这些复杂蛋白质的技术。但还有很长的路要走。几乎有800 种 GPCR，其中在过去十年左右的时间里“仅”结晶了 16 种。此外，所有研究过的 GPCR 都来自所谓的 A 类家族。还有五个类别有待破译，其中包含许多重要的受体，包括参与嗅觉的受体。显然，我们需要很长时间才能掌握大多数这些重要蛋白质。
幸运的是，GPCR 研究人员意识到了一些重要的事情；那就是许多 GPCR 具有相似的氨基酸序列。如果您知道哪些实验条件适用于一种蛋白质，也许您可以将相同的条件用于另一种相似的 GPCR。即使对于不相似的蛋白质，也可以根据现有的知识进行引导。基于相似性，您还可以为相关的蛋白质构建计算机模型。最后，您可以使用像药物这样的小有机分子，基本上充当夹子，帮助稳定和结晶 GPCR。
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但是，所有这些知识都代表着分布广泛的工作成果，分散在世界各地研究人员的实验室中，并有望被他们为了自身利益而隔离。这些单独工作的研究人员不仅在弄清楚研究蛋白质的正确条件方面面临着艰苦的战斗，而且还面临着重复发明轮子和复制其他实验室条件的风险。所有这些研究人员提出的核心问题是，像药物这样的小分子与 GPCR 外部的结合如何导致信号传输到内部？
进入GPCR 网络，这是一种协作科学的模式，有望成为其他类似努力的良好蓝图。该网络是通过美国国家普通医学科学研究所于 2010 年提供资助机会而创建的，其目标是在未来五年内对 15-25 个 GPCR 进行结构表征。这项工作的基地位于拉霍亚的斯克里普斯研究所，至少有十几个学术和工业实验室参与其中。
那么这个网络是如何运作的呢？该网络的想法来自于认识到世界上有数百名 GPCR 研究人员。每个人都是特定 GPCR 的专家，但每个人基本上都是单独工作的。该网络所做的是利用一位研究人员实验室的专业知识，并将其应用于另一个实验室中类似的 GPCR（在这种情况下，存在定义“相似性”的技术标准）。实验室之间可以共享各种非常有用的协议、想法和设备。这种共享减少了冗余协议，节省了资金，并比单独实现更快地加速了新的 GPCR 难题的解决。
例如，稳定 GPCR 的一种常用策略是用抗体标记它，抗体基本上将蛋白质固定在一起。适用于一种 GPCR 的抗体可以借给正在研究另一种具有相似氨基酸序列的 GPCR 的研究人员。或者，可能有一位化学家发现了一种新分子，该分子与特定的受体结合非常紧密。该网络会将他与一位晶体学家联系起来，晶体学家可以使用该分子从其他蛋白质的汤中捞出该 GPCR 并使其结晶。一旦晶体学家使用该分子解析了蛋白质的结构，他或她就可以将该结构发送给计算机建模人员，后者可以使用它为另一种特别顽固的 GPCR 构建结构，而该 GPCR 无法结晶。计算机模型可能会解释一位使用新型仪器技术的网络研究员的一些意外观察结果。然后，这项新技术将与所有人共享，以供进一步研究。
因此，这里发生的事情是，来自生物化学家、有机化学家、晶体学家和计算机建模人员的个体知识库——他们中的任何一个人都无法独自取得很大进展——被合并在一起，以提供一些重要 GPCR 的完整图景。包括蛋白质分离、纯化、结构测定和建模在内的整个协议流程也充当反馈循环，一个步骤的见解不断地告知和丰富其他步骤。这很好地说明了协作和开放研究如何加速重要的研究并节省时间和金钱。值得这些科学家赞扬的是，他们没有将宝贵的试剂和技术秘而不宣，而是为了所有人的利益而分享它们。
自启动并运行三年以来，GPCR 网络利用了许多 GPCR 专家的专业知识，产生了对重要 GPCR 结构和功能的见解。其协作努力在短短两年内产生了八个蛋白质结构。其中包括介导咖啡因作用的腺苷受体、作为吗啡靶点的阿片受体以及与多巴胺结合的多巴胺受体。每项合作都涉及至少来自三到四个实验室的十几位研究人员，每个实验室都运用其特定的专业领域。令人欣慰的是，也有一些工业实验室参与了这项工作，我们可以希望，即使制药行业变得更具协作性，这个数字也会增加。
还值得注意的是，该网络由 NIGMS 资助，该机构一直受到预算和人员削减的随意影响。该机构现在负责一项工作，该工作不仅加速了基础生物学领域的研究，而且还有助于更好地理解现有和未来的药物。正在寻求验证基础的、好奇心驱动的科学研究以及资助理由的科学家、政治家和公众成员不应该再去寻找了。