小分子 STING 共價抑制劑的發現及其抑制STING 蛋白的機制
我們知道，當病毒入侵機體時，病毒核酸作為相應的 PAMP 激活機體的抗病毒固有免疫反應。干擾素基因刺激因子（Stimulator of interferongenes, STING）是參與抗病毒固有免疫反應中的多個重要蛋白分子之一，它是一個多結構域的跨膜蛋白，定位于內質網膜或線粒體外膜，與多種免疫疾病及腫瘤的免疫治療密切相關。
固有免疫途徑的異常激活與多種疾病的發生發展息息相關，其在分子機制方面的研究進展為靶向藥物治療策略帶來希望。本研究報道了靶向 STING 蛋白的高效選擇性小分子抑制劑 C-176，C-178，H-151，它們可以與 STING 蛋白中的Cys91 發生共價結合，阻斷 STING 活化所誘導的棕櫚酰化，進而阻斷其在高爾基體組裝成多聚體復合物，抑制下游信號通路傳導。此外，該類抑制劑可以減少人和小鼠細胞中 STING 蛋白介導的炎性細胞因子的產生，并減弱小鼠自身炎癥疾病的病理特征。（圖1）
圖1.STING 共價抑制劑的結構式
（圖片來源：Nature）
作者首先在細胞水平上篩選出化合物 C-176 和 C-178 能夠抑制由 STING 介導的 β 干擾素（IFNβ）生成，抑制小鼠骨髓源巨噬細胞中STING的響應，抑制下游激酶 TBK1 的磷酸化。隨后作者通過 STING 氨基酸突變實驗、生物質譜技術和分子探針實驗證實了化合物 C-178 與 STING 蛋白中的 Cys91 發生共價結合。研究表明，化合物發生共價結合之后，Cys91 不再會接受十六烷酰化，因此化合物 C-178 可以阻斷棕櫚酰化誘導的 STING 聚集。（圖2）
圖2.C-178 阻斷棕櫚酰化誘導的 STING 聚集
（圖片來源：Nature）
作者選用水溶性更好的化合物 C-176 進一步進行藥效實驗評價。在多器官炎癥的 Trex1-/-基因缺陷鼠上，化合物 C-176 能夠顯著降低血清中炎癥因子IFN的濃度，降低炎癥相關基因mRNA的表達水平，改善組織中的炎癥現象。（圖3）
圖3.化合物 C-176 的體內藥效實驗
（圖片來源：Nature）
有意思的是，化合物 C-176 和 C178只對小鼠 STING 有良好活性，而對人 STING 的活性較差，因此作者進行了進一步結構優化。鑒于 STING 蛋白中棕櫚酸修飾的半胱氨酸是保守氨基酸殘基，并且對于人 STING 的功能同樣重要，作者保留了該位置的共價結合，獲得了化合物 H-151，其作用機制與化合物 C-176 和 C178 類似，同時能夠有效地抑制人 STING 蛋白。比如：其可以抑制抑制I型 IFN 反應，降低 TBK1 磷酸化和抑制人 STING 棕櫚酰化。（圖4）
圖4.化合物 H-151 的結構及其機制研究
（圖片來源：Nature）
小M 的小思考：
本文報道了小分子 STING 共價抑制劑 C-176、C-178、H-151 的發現及其抑制STING 蛋白的機制。該類化合物具有活性強、分子量低的優點，因此其配體效率高，藥代動力學性質好。藥理實驗證明它們能夠有效阻斷機體固有免疫反應的信號通路，是極具潛力的候選藥物。隨著 STING 蛋白功能的深入研究，尋找其抑制劑用于治療自身免疫性疾病已成為新藥開發的方向。
參考文獻
[1] Haag, S M; et al. Targeting STING withcovalent small-molecule inhibitors. Nature. 2018.
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