快捷搜索:
1及其与配体的互作机制研究获进展,胰高血糖素
分类:科技生活

研究团队还系统地研究了DNAM-1分子与其配体CD155分子的结合机制。通过对DNAM-1/CD155复合物结构的解析,他们发现DNAM-1主要由远膜端的IgV结构域与CD155分子的远膜端的IgV结构域通过“双锁钥(double-lock-and-key)”的结合模式进行结合。而后,通过对DNAM-1不同结构域截短体蛋白及突变体蛋白与CD155结合能力的检测,他们发现DNAM-1近膜端IgV结构域不仅在维持CD226分子的整体构象稳定性上具有重要作用,同时更直接参与了与CD155分子的互作。这种特殊的结合模式在TIGIT-CD226-CD96家族分子与配体的结合中前所未见。

除了抑制型免疫检查点,T细胞活性还受到激活型免疫检查点分子的调节。4-1BB(基因为:CD137)就是一种重要的激活型免疫检查点分子,目前已经有多种4-1BB激活型抗体进入临床研究阶段,包括百时美施贵宝公司(Bristol-Myers Squibb)的urelumab 抗体和辉瑞公司的utomilumab 抗体,这些抗体单独或与其它肿瘤治疗方法联合使用,能够显著提高肿瘤治疗效率。因此,对4-1BB与其配体及激活型抗体作用机制的研究,不仅能够阐明其激活机制,而且对于4-1BB为靶点的肿瘤免疫治疗性药物的开发具有重要价值。

此后,上海药物所的相关科研团队再次联合攻关,成功解析了全长GCGR与胰高血糖素类似物NNC1702结合的复合物晶体结构,从而揭示了B型GPCR与多肽配体结合的精细模式。该项目负责人吴蓓丽表示:“这项成果是我们针对B型GPCR开展结构与功能研究的又一重要进展。GCGR与多肽配体相互作用模式的阐明不仅有助于深入理解B型GPCR对细胞信号分子的识别机制,并且为靶向GCGR的药物设计提供了迄今为止精度最高的结构模版,将在很大程度上促进治疗II型糖尿病的新药的研发。”

研究人员同时发现,激活型受体DNAM-1与配对的抑制型受体TIGIT对于配体CD155的结合能力处于同一水平。这个结果提示,TIGIT-CD226-CD96家族对于NK细胞功能的调控可能不同于以往所知的“抑制信号优先”的调控模式。

论文信息:Li Y#, Tan S#, Zhang C#, Chai Y, He M, Zhang C. W., Wang Q, Tong Z, Liu K, Lei Y, Liu W, Liu Y, Tian Z, Cao X, Yan J, Qi, J, Tien P*, Gao S*, Gao G.F.* Limited cross-linking of 4-1BB by 4-1BB ligand and the agonist monoclonal antibody utomilumab. Cell Rep. 2018. Volume 25, Issue 4, 23 October 2018, Pages 909-920.e4. doi.org/10.1016/j.celrep.2018.09.073.

研究论文的第一作者是研究生张浩楠,该项目的主要合作者还有上海药物所研究员王明伟、杨德华,上海科技大学iHuman研究所教授Raymond Stevens,丹麦诺和诺德公司博士Steffen Reedtz-Runge,加拿大多伦多大学教授Oliver Ernst,美国GPCR研究联盟博士Michael Hanson,郑州大学博士杨琳琳以及华东师范大学教授阳怀宇等。中科院、国家自然科学基金委员会、上海市科学与技术发展基金和上海市教育委员会等部门资助了该项研究。

NK细胞的功能受细胞表面“阴”、“阳”两类受体分子的协调控制。配对的抑制型受体和激活型受体能够识别相同的MHC-I类分子。由于抑制型受体与配体的亲和力较高,NK细胞通常处于抑制状态。病毒感染等刺激信号会导致激活型受体过表达,竞争性结合配体,激活NK细胞,使其“杀死”进入体内的病原微生物或清除体内不断出现的自身病变细胞。

10月24日出版的Cell Reports 杂志报道了中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员高山团队联合中国科学院微生物研究所中科院院士高福、田波团队关于4-1BB与配体及激活型抗体作用机制的研究成果。

GCGR参与调节体内血糖稳态,是治疗II型糖尿病药物的重要靶点,其结构信息的缺失不仅严重制约了对该受体信号识别和转导机制的认识,也极大地影响了靶向GCGR的药物研发,目前尚无上市药物。2017年,由中科院上海药物所吴蓓丽、王明伟和蒋华良分别领衔的三个研究组合作解析了全长GCGR蛋白同时与一种小分子变构调节剂抗原结合片段结合的复合物晶体结构,首次在较高分辨率水平为人们呈现了全长B型GPCR蛋白的三维结构,并揭示该受体不同结构域对其活化的协作调控机制,迈出了阐明B型GPCR信号转导机制的关键一步。

高福团队解析了人DNAM-1和小鼠DNAM-1分子的胞外段高分辨率三维结构。通常而言,具有多个Ig样结构域的蛋白,其Ig样结构域间通常形成一种“头尾相接”的串联方式。这种“念珠”样的排列导致相邻两个Ig结构域之间具有一定的柔性,便于其通过构象调整而结合受体/配体分子。研究人员发现,由两个V型免疫球蛋白结构域构成的DNAM-1分子,其两个IgV结构域呈现独特的“肩并肩”的并排排列模式。这种特殊的串联方式使得两个结构域的β片层通过氢键网络连接成一个“刚性”的整体,从而产生了一种“超级免疫球蛋白 ”结构域。类似的排列模式仅见于文昌鱼的免疫类似分子VCBP3(variable-region containing chitin-binding protein 3)的结构中。研究人员推测,这种Ig结构域之间“肩并肩”的刚性排列可能会对其功能产生一定影响,而这种特殊的排列模式对于理解免疫球蛋白这类古老的免疫分子的进化规律提供了新的线索。

生命在于运动,免疫在于平衡。一个健康的个体体内的免疫细胞足以消灭体内不断出现的病变细胞,其中就包括一些可能会发生癌变的细胞。T细胞是机体所有抗肿瘤免疫体系的主力军,T细胞的活性很大程度上受到“阴”“阳”两类分子的调节,也就是抑制型和激活型“免疫检查点”平衡分子。通过抗体来阻断这些抑制型免疫检查点分子受体-配体之间的相互作用,从而解除对T细胞的抑制,使得肿瘤特异性T细胞恢复其肿瘤杀伤能力,进而达到治疗肿瘤的效果。对T细胞负调控机制研究和应用方面做出开创性贡献的美国科学家James Allison和日本科学家Tasuku Honjo共同获得了2018年诺贝尔生理学或医学奖。

基于GCGR与NNC1702结合的复合物结构,该团队还运用受体-配体竞争结合、计算机模拟和双电子共振等多种技术手段开展了一系列功能性研究,阐明了GCGR在不同功能状态下构象的动态变化,并对受体活化的调控机制进行了深入探究。这项研究得到上海药物所、复旦大学和上海科技大学等多个研究组的大力支持。项目的主要合作者之一、中科院院士、上海药物所所长蒋华良说:“这不仅是上海药物所GPCR研究团队取得的又一项重大研究成果,也标志着一个GPCR研究高地已在上海科创中心建设的核心区——张江高科技园区崛起。”

近年来,研究团队在T细胞及NK细胞关键受体/配体作用机制及肿瘤免疫检查点抗体药物作用机制方面开展了系列工作,在nectin/Necl家族分子与病毒表面抗原及免疫相关受体分子互作机制方面的研究成果相继发表在Nature Structure and Molecular BiologyPLoS PathogensStructureJournal of ImmunologyJournal of Virology 等杂志上,为理解这类分子在免疫调控及病原入侵方面的作用机制及药物开发提供了重要基础。

通过对活化的T 细胞进行检测,发现T细胞能够表达单体(mono-4-1BB)和二体 两种形式的4-1BB分子,并对两种不同形式的4-1BB分子,尤其是di-4-1BB与配体作用的结合模式进行了研究。通过对di-4-1BB 与4-1BBL结合模式的研究,发现一个三聚体4-1BBL 只能够结合两个di-4-1BB。进一步对di-4-1BB 形成机制进行了研究,通过突变实验发现和验证了121位半胱氨酸介导了二聚体形式的形成。在进化保守性分析中发现,对比不同物种的4-1BB 分子,只有灵长类和部分哺乳动物中存在121位半胱氨酸,说明其121位半胱氨酸介导的二聚体形式存在是独特的,并且4-1BB 二聚体的形成可能与免疫系统进化有关。该研究为开发以4-1BB为代表的激活型免疫检查点抗体药物提供了重要的理论基础。

近日,中国科学院上海药物研究所在B型G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)结构与功能研究方面取得又一项重要进展:首次测定了胰高血糖素受体(Glucagon receptor, GCGR)全长蛋白与多肽配体复合物的三维结构,揭示了该受体对细胞信号分子的特异性识别及其活化调控机制。这项成果有助于深入理解B型GPCR发挥生理效应的结构生物学基础,加快II型糖尿病治疗新药的开发。相关研究论文于1月4日在国际学术期刊《自然》上发表,通讯作者为研究员吴蓓丽和赵强。

近年来,一类新发现的配对的NK细胞受体家族逐渐走入人们的视线,这就是由抑制型受体TIGIT、CD96和激活型受体DNAM-1组成的TIGIT-CD226-CD96受体家族。该受体家族分子通过特异性地识别相同配体——nectin/Necl家族分子CD155,调控NK细胞功能。TIGIT更是作为一种抑制型免疫检查点分子,被广泛应用于各种靶点细胞治疗的研究和临床应用当中。DNAM-1是该家族中唯一的激活型受体分子。因此,对DNAM-1与其配体的作用机制的研究,不仅能够阐明其激活NK细胞的作用机制,而且对以DNAM-1为靶点的免疫治疗性药物的开发具有重要价值。

图片 1

该团队成员在以往研究中发现,GCGR连接胞外结构域和跨膜结构域的肽段通过与受体蛋白其他区域的相互作用,在受体活化调控中扮演关键角色。分析GCGR与多肽配体NNC1702结合的复合物结构,并与以往解析的全长GCGR结构进行比较,他们进一步发现该连接肽段在受体结合多肽配体时发生了显着的构象变化,其二级结构由β折叠转变为α螺旋,并伴随结构的迁移,使受体的两个结构域之间的相对取向发生了巨大变化,从而促进受体与多肽配体的紧密结合,导致受体激活。此外,该连接肽通过与多肽配体中段区域的相互作用对受体跨膜结构域的构象进行精细调节,进而调控受体活化。该论文的共同通讯作者赵强说:“这一发现着实令人惊叹,虽然只含12个氨基酸,但这个连接肽却发挥着如此重要的作用,这在过去的GPCR结构研究中从未被发现过,使我们对B型GPCR的信号调控机制有了更为深入的认识。”

图:DNAM-1/CD226与配体CD155分子互作对NK细胞的活化具有重要作用

图:4-1BB分子在肿瘤抗体药物开发及CAR-T细胞治疗中具有重要应用价值

图片 2

综上所述,文章对DNAM-1与其配体的作用模式的阐明,对于理解TIGIT-CD226-CD96家族受体分子与配体的作用机制以及NK细胞的调控机制具有重要意义。同时,该研究对于开发以DNAM-1为靶点的肿瘤免疫治疗性抗体药物提供了重要的理论基础。

论文链接

GPCR是人体内最大的膜受体蛋白家族,在细胞信号转导中发挥重要作用。GPCR与人体疾病关系密切,目前有40%以上的上市药物以GPCR为靶点。根据其相似性,GPCR可分为A、B、C和F等四种类型。B型GPCR包括GCGR等多种重要的受体蛋白,识别并结合多肽类激素,对于维持体内激素平衡至关重要。这类受体包含胞外结构域和跨膜结构域,两者共同参与识别细胞信号。由于获得稳定和完整的B型GPCR蛋白难度极大,其结构研究极具挑战性。

北京生科院博士后王寒为论文第一作者,高福和微生物所副研究员谭曙光为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项以及博士后创新人才支持计划的经费支持。

近年来,三团队合作在免疫检查点抗体药物作用机制方面开展了系列研究工作,在PD-1, PD-L1及CTLA-4等靶点抗体药物的结合机制、PD-1糖基化修饰对抗体药物影响等方面取得了新进展,为相关靶点药物开发提供了重要的理论依据。

全长GCGR结构示意图:GCGR参与调节体内血糖稳态,是治疗II型糖尿病药物的重要靶点。左图为全长GCGR蛋白与小分子变构调节剂NNC0640以及拮抗性抗体mAb1结合的复合物晶体结构;右图为全长GCGR蛋白与多肽配体NNC1702结合的复合物晶体结构。两个结构以飘带图和表面图表示,GCGR的跨膜结构域为蓝色,胞外结构域为橙色,连接肽为绿色,第一个胞外环区为紫红色,NNC1702为红色,抗体mAb1为蓝绿色。细胞膜以灰色区域表示。

人体内环境的稳态是机体进行正常生命活动的必要条件,而机体的免疫系统则是维持机体稳态的重要调节机制。在免疫系统中,自然杀伤(Natural killer, NK)细胞是一类由造血干细胞发育分化而来的淋巴细胞亚群,是天然免疫和细胞免疫的生力军。它能够释放穿孔素和颗粒酶直接介导靶细胞的坏死和凋亡,同时也通过释放多种细胞因子调节T、B淋巴细胞等多种免疫细胞功能,最终达到免疫监视和免疫稳态的目的。

研究团队发现4-1BB配体以三聚体的形式结合三个4-1BB 单体分子(mono-4-1BB)。进一步发现4-1BB的配体与激活型抗体utomilumab 结合4-1BB 的表位存在一定程度的重叠,提示二者竞争性结合4-1BB。通过流式细胞技术与Octet分子相互作用分析实验的验证表明二者结合4-1BB 时存在显著的竞争关系,utomilumab 结合4-1BB 后能够抑制4-1BB 与4-1BBL 的结合,表明在utomilumab的作用过程中会阻断4-1BBL介导的4-1BB活化信号。而之前的报道称针对4-1BB靶点的另外一个临床阶段的抗体药物urelumab并不能阻断4-1BBL介导的4-1BB活化信号。Utomilumab和urelumab的临床研究表明,utomilumab具有更好的临床耐受性,推测其对于4-1BBL介导的4-1BB活化信号的阻断可能是引起这一临床差异的因素之一。

论文链接

图片 3

最近,《美国国家科学院院刊》(PNAS)报道了中国科学院微生物研究所和中国科学院北京生命科学研究院高福团队关于DNAM-1与配体CD155互作机制的研究成果。

本文由365体育开户发布于科技生活,转载请注明出处:1及其与配体的互作机制研究获进展,胰高血糖素

上一篇:三峡大坝土壤保持生态服务功能研究获进展,启 下一篇:第Billy斯化物所电荷掺杂量子点引力学切磋获得一
猜你喜欢
热门排行
精彩图文