G蛋白偶联受体（GPCR）家族是人体中最大的膜蛋白受体家族,能够感知多种胞外信号分子,调控胞内复杂的生命活动。谷氨酸是大脑中最主要的兴奋性神经递质,负责神经元细胞间的兴奋性传递,代谢型谷氨酸受体mGluR属于C家族GPCR,主要参与了谷氨酸的代谢调控。该家族受体有8个成员,可以检测到几十纳摩尔到几十毫摩尔的谷氨酸,其中mGluR3比较独特,它负责检测极低浓度的谷氨酸。目前mGluR3被认为是很多精神疾病和神经退行性疾病（如精神分裂症、焦虑、抑郁、疼痛和成瘾）的有效治疗靶点。然而,由于mGluR3和mGluR2的高度同源性,针对mGluR3的特异性配体开发是个很大的挑战,至今仍未有靶向mGluR3的药物上市。此外,目前全长的mGluR3结构尚未被解析,对于mGluR3的激活机制以及别构配体的调控机制认识比较局限。本论文主要通过冷冻电镜技术结合细胞功能实验对mGluR3的结构和功能进行研究。首先是通过冷冻电镜技术和细胞功能实验对mGluR3的激活机制进行研究。我们解析了拮抗剂结合的非激活态LY341495-mGluR3和激动剂结合的激活态LY2794193-mGluR3的电镜结构,分辨率分别为4.2 ?和3.7 ?。LY2794193上的m-甲氧基苯基与结合口袋的相互作用增强了该配体的亲和力,其中与D279的相互作用是配体对受体亚型选择性的分子基础。mGluR3结合激动剂激活后,胞外 VFTD（Venus flytrap domains）闭合,CRD（Cystine rich domains）发生扭转,并使TMD（Transmembrane domains）二体界面重排,从非激活态的TM5变为激活态的TM6,激活态的这个二体界面在C家族GPCR中是保守的。为进一步对mGluR3的别构调节机制进行研究,在非激活态样品的基础上,通过添加mGluR3的负向别构调节因子（negative allosteric modulator,NAM）VU0650786,最终成功解析了 mGluR3同时结合拮抗剂和NAM的完全非激活态LY341495/VU0650786-mGluR3的电镜结构,分别率为3.7 ?。NAM结合在受体TMD中心区域,由TMD的TM3,TM5,TM6和TM7上的氨基酸构成NAM的结合口袋。通过结构对比,我们发现NAM介导的TMD转动方向与激动剂LY2794193激活受体时介导的TMD转动方向相反,使TMD相对界面从非激活态的TM5旋转至TM3/TM4,此外二体TMD还相互靠近,使受体更难以达到激活状态所需的TM6相对界面,从而抑制了受体活性。此外本论文中还初步进行了 mGluR3与下游G蛋白复合物结构的研究,通过前期条件优化,获得了 agonist-mGluR3-Gαi1β1γ2-scFv16复合物蛋白样品,负染的结果显示有复合物颗粒形成,但是目前的复合物样品不稳定,制得的电镜样品均一性较差,后续的工作将进一步优化复合物的稳定性,以制备高质量的冷冻样品。本文中成功解析了三种不同状态下的mGluR3的电镜结构,通过结构分析和功能实验揭示了 mGluR3的激活机制及别构调节机制,此外正构配体及NAM与受体的结合机制也为针对mGluR3开发具有选择特异性的正构配体和异构配体提供了结构基础。