主要的β-逮捕素是重要的蛋白质通信中心，调节配体激活、信号传导和GPCR（G蛋白偶联受体）的运输。GPCR是人类最显著的跨膜受体家族，包含800多个基因，并且是美国食品和药物管理局（FDA）批准的约三分之一药物的靶点。作为多功能适配器蛋白支架，β-逮捕素在GPCR去敏感化、内吞作用和信号通路调节中起着至关重要的作用。哺乳动物逮捕素家族包括两个广泛表达的亚型，β-逮捕素1（βARR1）和β-逮捕素2（βARR2）（分别也被称为逮捕素-2和逮捕素-3），以及两个视觉逮捕素，逮捕素-1和逮捕素-4，专门作用于杆状和锥状光感受器。激动剂激活后，GPCR与异源三聚体G蛋白相互作用并激活，触发第二信使的产生和下游信号传导。随后，GPCR激酶（GRKs）首先在羧基末端尾部对激动剂激活的受体进行磷酸化，使β-逮捕素能够与受体结合。该结合空间障碍了进一步的G蛋白相互作用，导致受体去敏感化、减弱G蛋白介导的下游信号通路以及通过网格蛋白涂覆的凹陷进行受体内吞。除了在信号终止中的传统作用外，β-逮捕素还作为多功能信号转导单元，独立或与G蛋白共同参与多样化的信号级联反应。作为这种功能，它们支架并别构调节多样化的下游效应器，促进与信号介导者的相互作用，包括MAP激酶、原癌基因激酶SRC、NF-κB、AKT（也称为蛋白激酶B）和MDM–p53等，以及内吞机制的各种组成部分。它们的参与涵盖许多生物过程，包括基因表达、代谢、免疫功能、运动能力和细胞凋亡。因此，异常的β-逮捕素信号与广泛的疾病相关，包括癌症、炎症和自身免疫疾病、代谢综合症、心血管疾病和神经系统疾病。尽管在这些核心作用，但据我们所知，没有药理学剂直接靶向β-逮捕素，而G蛋白和GRKs等GPCR传导体则有许多调节因子。因此，β-逮捕素的研究仍然依赖于笨重的基因模型和动物系统。这些局限性凸显了需采用化学策略探测和调节β-逮捕素活性的必要性。在此，我们报告了识别首批结合并抑制β-逮捕素的小分子，并通过综合结构、计算和功能分析阐明其作用机制。这些发现为选择性调节β-逮捕素介导的GPCR信号建立了机制框架。识别β-逮捕素调节因子为了识别直接与β-逮捕素结合的小分子，我们开发了一个多层次的发现管道，从差示扫描荧光法（DSF）开始，以评估与纯化的βARR1和βARR2（βARR1/2）的相互作用，随后进行功能、生物物理和结构分析。通过经典的β-逮捕素配体验证了DSF平台。使用DSF，我们筛选了3500种来自国家癌症研究所（NCI）多样性集合的化学多样化化合物，代表了数十万化合物的集合。根据热转变（|Δ T m |≥ 1.8 °C），初步命中是在β-逮捕素结合控制的指导下识别的。这些命中基于DSF重复性、毒性筛选和功能筛选数据进行了进一步精炼，得到了26个具有良好特征的假定抑制剂。在功能筛选中，我们使用两种互补的方法评估β-逮捕素依赖的活性。首先，我们使用药理学测定来衡量候选化合物对βARR1/2结合和稳定激动剂激活、磷酸化受体能力的影响。为了跟踪这一点，我们监测了[3 H]-4-美氧芬特 Roxel（3 H-Fen）——一种放射标记的β2-肾上腺素受体（β2 AR）激动剂，其占有率随着β-逮捕素的耦合而增加——在一个嵌合的pβ2 V2 R系统中，该系统将β2 AR与抗利尿激素受体（V2 R）的C末端尾部融合，以推动强大的βARR1/2结合。在这里，一次剂量筛选显示大多数调节因子将β-逮捕素与pβ2 V2 R的耦合降低了至少30%。