黑素皮质素受体-4（MC4R）是下丘脑腹内侧核分泌的一类肽类物质，具有中枢神经体重调节的功能，主要表现为抑制摄食，导致血糖、胰岛素和瘦素水平降低，从而减少体脂，降低体重。因此，在人类肥胖研究中MC4R作为重要的调节因子倍受关注。为了研究MC4R蛋白的结构和生理功能，有研究者采用了原核表达系统进行了MC4R蛋白的表达研究。
MC4R基因突变是人类单基因肥胖中常见的病因之一，其在介导肥胖症发生中的作用越来越受到人们的关注。理论上认为MC4R基因的突变引起的肥胖症是由于单倍体不足、显性负性效应、或者两者的联合作用。MC4R于1993年被成功克隆出来并定位于人染色体18q21.3，人类MC4R编码基因是一个由996个碱基对构成的单一外显子。随后，小鼠、大鼠、猪、鸡、牛等MC4R基因也相继被克隆，MC4R基因在各物种中具有高度的同源性。有研究者利用原核表达系统进行了犬MC4R表达研究。研究者首先构建了犬MC4R基因原核表达质粒，此重组体能在E.coliBL21内表达犬MC4R融合蛋白，为进一步获取犬MC4R的单克隆抗体奠定了物质基础，也为研究犬MC4R蛋白的结构和生理功能提供了帮助。
1、利用原核表达系统表达犬MC4R蛋白的研究
基因工程研究的目的是一方面是为了获得基因的表达产物，另一方面是研究基因结构与功能的关系，最终目的都是目的基因的表达。美迪西提供原核表达服务，其科研人员建立了成熟的大肠杆菌表达及纯化服务平台，提供包括各种重组蛋白以及其复合物在大肠杆菌中的表达与纯化服务。原核表达的一般程序是，首先获得目的基因、准备表达载体。然后将目的基因插入表达载体中（测序验证），也就是表达质粒的构建，再将表达质粒转化为相应的宿主菌。最后是外源基因的诱导表达或诱导靶蛋白的表达，和表达蛋白的分析。
有研究者构建了犬MC4R基因的原核表达质粒，并表达重组蛋白。方法是以重组质粒pcDNA3.1-myc-his/A-cMC4R为模板，PCR扩增MC4R基因，将其克隆至原核表达载体pET-30a(+)中。构建重组原核表达质粒pET-30a(+)-MC4R，转化入E.coliTransetta(DE3)，IPTG诱导表达，表达产物经SDS-PAGE和Western blot进行鉴定。
结果成功构建了犬MC4R基因原核表达质粒，并表达了重组蛋白，为犬MC4R蛋白多克隆及单克隆抗体的制备提供了抗原。
2、MC4R蛋白的破坏导致肥胖的研究
最近发表在2019年4月18日的Cell期刊上的一项研究称，来自英国剑桥大学的研究人员对在来自英国生物库（UK Biobank）中的50万人中鉴定出的61种MC4R变体进行了功能性描述，并且研究了它们与身体质量指数（BMI）和肥胖相关心血管代谢疾病之间的关联性。
这些研究人员发现将β-arrestin招募到MC4R上的最大功效，而不是经典Gαs介导的环腺苷一磷酸产生，解释了MC4R变体与BMI相关性的88％的差异。尽管大多数MC4R变体导致功能丧失，但是也有一部分MC4R变体导致功能增加，而且这一部分变体与显著更低的BMI以及更低的肥胖、2型糖尿病和冠状动脉疾病几率存在关联性。具有保护功能的关联性是由表现出偏向β-arrestin招募的信号传导的MC4R变体驱动的，并且增加促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路激活。
综上所述，利用偏向β-arrestin招募的MC4R信号传导可能代表着一种治疗肥胖和肥胖相关心血管代谢疾病的有效策略。
研究发现MC4R基因的多态性在体重调节和控制食欲中起关键作用，进而导致肥胖甚至其他疾病的发生。在未来目前随着MC4R基因研究的深入，期待能够研发出更多治疗肥胖的药物。
