G蛋白偶联受体（GPCR）是一类镶嵌在细胞膜上的蛋白分子，属于人体内数量最多且生理功能最重要的蛋白质超家族，目前约有40%的临床药物作用于GPCR及其信号转导途径相关蛋白。GPCR负责接收外界信号并跨膜传递到细胞内，在细胞膜外配体分子（比如药物分子）的调控下，GPCR招募细胞内的下游信号分子，如G蛋白，进行接头和信息传递。接头分子G蛋白获得信息后与GPCR分离并把信号继续传递给其下游分子，最终胞外信号对细胞发挥调控作用。
大麻被用于医药等领域已有数千年历史，我国是种植和使用大麻最早的国家。《神农本草经》及《本草纲目》中就有关于大麻的医药和保健用途的记载。植物大麻中含有几十种大麻素，比较有名的致幻成分——四氢大麻酚（∆9-tetrahydrocannabinol, THC）主要作用于人体中被称为大麻素受体的两个GPCR分子CB1和CB2。CB1 是人体中枢神经系统中分布最广的GPCR之一，主要与人的情绪、认知、疼痛、食欲以及其它器官的多种生理功能相关。CB2则主要存在于人的免疫系统中并负责免疫系统调节。近年来，大麻素的药用属性正在得到越来越广泛的认可和应用，例如2018年分别被欧盟和美国FDA批准上市的治疗儿童癫痫病的新药“Epidiolex”中的主要有效成分就是大麻二酚（Cannabidiol, CBD)。大麻素通过作用于人体的内源性大麻素系统参与调控多种重要的生理活动，是治疗神经退行性及情绪类疾病、肥胖、疼痛、肝纤维化、炎症和免疫调节类疾病的重要靶点。
在此项研究中，研究团队首先解析了CB1和CB2分别与下游G蛋白分子接头三元复合物结构，成功破解了信号分子间如何接头及信息传递的密码，首次实现同时解析出两个大麻素受体与G蛋白复合物高分辨率结构的重要突破。同时，他们还使用X射线晶体学手段，解析了CB2与一个专门设计的激动剂分子复合物的高分辨率结构。通过分析三个高精度结构及相应的功能实验揭示了大麻素受体在激活状态下与下游信号转导分子G蛋白的接头方式和信号转导机制。
他们还首次发现胆固醇分子对CB1的别构调节功能，为靶向CB1受体的特异性药物设计提供了新思路。同时，该研究还揭示了CB2受体获得高选择性配体的分子机制，为针对CB2的免疫类新药设计提供了更加精确的分子模型和理论基础。
该研究中冷冻电镜数据在上海科技大学生物电镜平台收集。
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