清華藥學(xué)院尹航課題組在《細(xì)胞·化學(xué)生物學(xué)》發(fā)表封面文章 報(bào)道新一代高活性TLR8抑制劑
清華新聞網(wǎng)10月25日電 10月19日， 清華大學(xué)藥學(xué)院尹航教授團(tuán)隊(duì)論文《基于結(jié)構(gòu)理性設(shè)計(jì)的TLR8小分子拮抗劑》（Small-Molecule TLR8 Antagonists via Structure-Based Rational Design）被國(guó)際著名期刊《細(xì)胞·化學(xué)生物學(xué)》選擇為封面文章發(fā)表。該論文報(bào)道了新一代高活性的TLR8抑制劑，其半抑制濃度（IC50）約100 pM, 并在轉(zhuǎn)基因小鼠中驗(yàn)證了其對(duì)自身免疫病的治療潛力。
2018年10月《細(xì)胞·化學(xué)生物學(xué)》封面刊載清華藥學(xué)院尹航團(tuán)隊(duì)論文《基于結(jié)構(gòu)理性設(shè)計(jì)的TLR8小分子拮抗劑》
Toll樣受體家族(Toll like receptor, TLRs) 是重要的免疫調(diào)節(jié)受體之一，在先天性免疫和適應(yīng)性免疫中都占據(jù)了重要地位。人體中的Toll樣受體成員共有十種，分別是TLR1-TLR10，它們各司其職，時(shí)刻都在探測(cè)是否有病原體進(jìn)入。其中TLR8位于細(xì)胞的內(nèi)涵體中，它可以識(shí)別病毒的單鏈RNA，從而激活TLR8信號(hào)通路，引發(fā)相應(yīng)的免疫反應(yīng)。文獻(xiàn)表明，TLR8的過(guò)度激活與自身免疫疾病的發(fā)生有著密切聯(lián)系。因此，抑制TLR8的過(guò)度激活被視為針對(duì)包括風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，紅斑狼瘡等自身免疫疾病的一種新的治療途徑。
尹航課題組于2018年1月首次報(bào)道了TLR8的小分子抑制劑（Zhang, S. et al. Nat. Chem. Biol. 2018, 14, 58-64）。該抑制劑作用于兩個(gè)TLR8蛋白相互作用的界面上，使TLR8二聚體穩(wěn)定在非激活狀態(tài)，來(lái)抑制TLR8信號(hào)，避免免疫系統(tǒng)過(guò)度激活。在該研究的基礎(chǔ)上，作者基于小分子與蛋白復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)優(yōu)化得到了新一代的高效TLR8抑制劑。通過(guò)與東京大學(xué)清水敏之（Shimizu）課題組的合作，得到了TLR8與CU-CPT系列小分子抑制劑的共結(jié)晶結(jié)構(gòu)，揭示了其結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)部的分子間相互作用力，為合理藥物設(shè)計(jì)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。根據(jù)結(jié)合口袋中小分子CU-CPT8m與TLR8蛋白之間的相互作用以及結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特性，新一代的TLR8小分子抑制劑采用喹啉環(huán)的結(jié)構(gòu)，其氮原子可以與TLR8上351位的甘氨酸形成氫鍵。甲氧基結(jié)構(gòu)能夠更好地與蛋白活性口袋相匹配，并與TLR8上520位的纈氨酸形成氫鍵。同時(shí)，由水作為媒介與TLR8蛋白519位的谷氨酰胺和516位的絲氨酸產(chǎn)生氫鍵，進(jìn)一步加強(qiáng)了CU-CPT系列化合物與TLR8的相互作用。在小分子抑制劑與TLR8結(jié)合位點(diǎn)的下部存在著較大的未利用區(qū)間，為了利用這一空間，較大的取代基例如丁醇基團(tuán)被加入到了12位，這一修改進(jìn)一步提高到了活性，使得CU-CPT9d的半抑制濃度（IC50）達(dá)到了100pM。
TLR/CU-CPT 復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)：TLR8高效小分子抑制劑。 A. CU-CPT9b與TLR8結(jié)合位點(diǎn)以及關(guān)鍵相互作用圖示；B. CU-CPT系列小分子抑制劑結(jié)構(gòu)；C. CU-CPT系列化合物對(duì)于TLR8顯示出高效的抑制作用
該系列化合物在HEK-Blue細(xì)胞和人外周血單核細(xì)胞（PBMC）中表現(xiàn)出了非常高的特異性，能夠選擇性地抑制TLR8，而不影響其他TLRs家族蛋白。值得一提的是，該系列化合物對(duì)與TLR8高度類(lèi)似的TLR7受體同樣具有選擇性。在Western Blot測(cè)試中，該類(lèi)化合物能選擇性地抑制TLR8的信號(hào)通路，可以顯著地抑制NF-κB轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核中，從而抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生，這一抑制作用顯示了該系列分子具有顯著的抗炎效果。同時(shí)，在含有人類(lèi)TLR8的轉(zhuǎn)基因小鼠中，該化合物也表現(xiàn)出對(duì)TLR8的抑制作用和特異性。這一研究結(jié)果提供了研究TLR8信號(hào)傳導(dǎo)的有效分子探針，有利于研究TLR8在自身免疫疾病中發(fā)揮的作用，同時(shí)這一研究也證實(shí)了該系列化合物具有顯著的藥用潛力。
清華大學(xué)藥學(xué)院國(guó)家特聘專(zhuān)家尹航為本文的通訊作者，共同作者包括美國(guó)科羅拉多大學(xué)、日本東京大學(xué)和美國(guó)德納維技術(shù)公司的合作團(tuán)隊(duì)。
該課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell-chemical-biology/fulltext/S2451-9456(18)30231-9
供稿：藥學(xué)院 編輯：華山 審核：襄楠
題圖設(shè)計(jì)：思維
