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sting抑制剂有望用于治疗自身免疫性疾病

2020.3.24

  固有免疫应答在机体抵御病原体入侵过程中起着重要的作用,它主要是通过一类模式识别受体(Pattern-recognition receptor, PRR)去识别病原生物中的病原相关模式分子(Pathogen associated molecule pattern, PAMP)结构,进而促进I型干扰素和炎症性细胞因子的表达。

  我们知道,当病毒入侵机体时,病毒核酸作为相应的 PAMP 激活机体的抗病毒固有免疫反应。干扰素基因刺激因子(Stimulator of interferongenes, STING)是参与抗病毒固有免疫反应中的多个重要蛋白分子之一,它是一个多结构域的跨膜蛋白,定位于内质网膜或线粒体外膜,与多种免疫疾病及肿瘤的免疫治疗密切相关。

  固有免疫途径的异常激活与多种疾病的发生发展息息相关,其在分子机制方面的研究进展为靶向药物治疗策略带来希望。本研究报道了靶向 STING 蛋白的高效选择性小分子抑制剂 C-176,C-178,H-151,它们可以与 STING 蛋白中的Cys91 发生共价结合,阻断 STING 活化所诱导的棕榈酰化,进而阻断其在高尔基体组装成多聚体复合物,抑制下游信号通路传导。此外,该类抑制剂可以减少人和小鼠细胞中 STING 蛋白介导的炎性细胞因子的产生,并减弱小鼠自身炎症疾病的病理特征。(图1)

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  图1.STING 共价抑制剂的结构式

  (图片来源:Nature)

  作者首先在细胞水平上筛选出化合物C-176和C-178能够抑制由 STING 介导的 β 干扰素(IFNβ)生成,抑制小鼠骨髓源巨噬细胞中STING的响应,抑制下游激酶 TBK1 的磷酸化。随后作者通过 STING 氨基酸突变实验、生物质谱技术和分子探针实验证实了化合物 C-178 与 STING 蛋白中的 Cys91 发生共价结合。研究表明,化合物发生共价结合之后,Cys91 不再会接受十六烷酰化,因此化合物 C-178 可以阻断棕榈酰化诱导的 STING 聚集。(图2)

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  图2.C-178阻断棕榈酰化诱导的 STING 聚集

  (图片来源:Nature)

  作者选用水溶性更好的化合物C-176进一步进行药效实验评价。在多器官炎症的 Trex1-/-基因缺陷鼠上,化合物C-176能够显著降低血清中炎症因子IFN的浓度,降低炎症相关基因mRNA的表达水平,改善组织中的炎症现象。(图3)

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  图3.化合物C-176的体内药效实验

  (图片来源:Nature)

  有意思的是,化合物C-176和C178只对小鼠 STING 有良好活性,而对人 STING 的活性较差,因此作者进行了进一步结构优化。鉴于 STING 蛋白中棕榈酸修饰的半胱氨酸是保守氨基酸残基,并且对于人 STING 的功能同样重要,作者保留了该位置的共价结合,获得了化合物 H-151,其作用机制与化合物 C-176 和 C178 类似,同时能够有效地抑制人 STING 蛋白。比如:其可以抑制抑制I型 IFN 反应,降低 TBK1 磷酸化和抑制人 STING 棕榈酰化。(图4)

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  图4.化合物H-151的结构及其机制研究

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