肿瘤免疫治疗已在临床上取得了伟大成功，稀奇是以PD-1/PD-L1和CTLA-4为代表的免疫搜检点阻断疗法被普遍应用。然而大部门癌症病人其肿瘤的免疫微情况处于按捺状况，对上述免疫疗法存在耐药。干扰素基因刺激因子（STING）的激活可以诱导发生Ⅰ型干扰素及调控粗俗基因产品，改善肿瘤免疫按捺微情况，也能与免疫搜检点按捺剂协同感化提高其免疫应答率。基于STING通路在免疫治疗中的要害感化，已有多种STING感动剂进入临床研究阶段，激活STING通路是一种极具前景的癌症治疗方式。STING卵白是宿主胞质DNA监测途径中的一个中心节点，它对于先天免疫回响防御病原体传染及癌症的免疫应答十分要害。STING是内质网膜上的二聚体跨膜卵白，其N端的跨膜构造域（TMD）包含来自每个亚基的四个跨膜螺旋，以交错的体式组织以不乱二聚体状况，C端的胞质区形成了一个蝴蝶状二聚体，作为配体连系域（LBD）。STING平日经由环状二核苷酸（CDNs）与LBD的连系而被激活。CDN与LBD连系引起STING的构象转变，从而诱导高阶寡聚体形成并转位到高尔基，招募并激活粗俗激酶TBK1，促进STING和IRF3的磷酸化，激活IFN和炎性细胞因子基因的转录。IFN-1能够激活T细胞，这对机体抗肿瘤免疫应答很主要。来自诺华生物医学研究所的Yan Feng及其研究团队斥地了一种基于分子胶机制的STING感动剂——NVS-STG2，后者可以经由连系相邻STING二聚体跨膜域之间的口袋来诱导hSTING的高阶低聚。近日，该项研究工作以题为“Activation of human STING by a molecular glue-like compound”揭橥在Nature ChemicalBiology期刊上（doi:10.1038/s41589-023-01434-y）。今朝大部门的STING感动剂为核苷酸类小分子化合物（CDN雷同物），极性较大，静脉打针存在半衰期极短、易被酶降解或快速代谢消灭等问题。在临床研究中往往采用瘤内打针，然则较难入胞，也无法应对常见的肿瘤复发转移难题，临床使用面临伟大挑战。是以，为了发现非CDN类的STING小分子感动剂，作者及研究团队在含有干扰素刺激响应元素-荧光素酶申报基因（ISRE-Luc）的THP1-Dual细胞中，对Novartis化学库的一个子集（250,000个化合物，浓度为50µM）中进行了筛选。对筛选出的射中化合物，用STING敲除的THP1-Dual细胞进行剂量回响性实验再次筛选。NVS-STG1是独一一个获得的化合物（图1）。图1、（a）THP-Dual细胞中的高通量筛选。（b）NVS-STG1/2的构造随后，研究者们对NVS-STG1进行化学革新以提高活性，并在此过程中索求连系机制。因为研究者们发现NVS-STG1并不与STING的LBD感化，或者是经由一种完全分歧的机制。将NVS-STG1革新后，获得了4-氨基苯甲酸基团上3-甲氧基润饰的化合物NVS-STG2，后者的活性提高了快要10倍，以严厉依靠于STING的体式强烈诱导IRF3的磷酸化。为了证实NVS-STG1/2直接感化于STING，作者采用光亲和标记（PAL）和定量化学卵白质组学的方式进行验证。作者将NVS-STG2的羧酸基团用N-酰基磺酰胺（雷同羧酸的异构体）来替代，并引入了光交联基团双吖丙啶，斥地了光亲和标记探针NVS-STG4。行使该探针和定量化学卵白质组学，作者判定出STING作为被NVS-STG4富集的少数卵白质之一（图2），这表明NVS-STG系列或者直接感化于hSTING。图2、（d）NVS-STG3和PAL探针标记NVS-STG4的构造。（e）NVS-STG4富集卵白的判定基于上述根蒂，研究者们测验探寻NVS-STG2与STING连系的感化位点。他们经由对STING的LBD上要害残基突变，发现NVS-STG2不与LBD连系，由此推想NVS-STG2或者与N-末尾的TMD区域发生感化。为了证实TMD介入NVS-STG2介导的STING激活，作者凭据NVS-STG2的种属特异性（NVS-STG2可以激活人源STING，而非鼠源STING），制备了含有hSTING TMD和mSTING LBD的嵌合体。NVS-STG2不克激活mSTING，但可以诱导hSTING TMD-mSTING LBD嵌合体的激活，这表明NVS-STG2经由与TMD连系激活hSTING（图3）。图3、（f）NVS-STG2选择性激活 hSTING，而非 mSTING。（g）hSTING(S27V, V31M, L93I, R95C, I103S, P115I)要害残基突变。加倍令人感乐趣的是，NVS-STG2是作为一种分子胶促进STING的低聚。没有任何配体存在时，STING首要存在于二聚体状况，而NVS-STG2可以诱导STING的高阶寡聚体形成。经由冷冻电镜手艺，作者发现自然配体cGAMP和NVS-STG2都连系到STING上形成由大约3-6个二聚体构成的寡聚体。两个NVS-STG2分子首要经由中心苯环并排分列，占有两个相邻的STING二聚体的TMD之间的空腔。NVS-STG2二聚体有效地充任了分子粘合剂，增加了两个STING二聚体的界面，从而促进了STING的高阶寡聚化（图4）。NVS-STG2的羧酸与STING的R95形成盐桥。这些构造注释了为什么NVS-STG2能够激活hSTING而不是mSTING，因为hSTING中的R94和R95被mSTING中的组氨酸和半胱氨酸所庖代，它们无法与NVS-STG2中的羧酸形成静电互相感化。最后，研究者们也在hSTING敲入的小鼠中验证了NVS-STG2的结果，发现NVS-STG2能激发强烈免疫表型回响，并显着按捺了肿瘤生长。小结：诺华生物医学研究所的研究人员经由表型筛选、生化检测以及构造剖析等手段，成功证实了NVS-STG2以分子胶的形式促进STING的低聚和活化。研究者们对于连系位点的判定和连系模式的索求，给STING小分子感动剂的成长提供了潜在的机会，或许后续能够针对该口袋斥地新骨架化合物来调控STING卵白。参考文献：
【1】Li J, Canham SM, Wu H, et al. Activation of humanSTING by a molecular glue-like compound, Nat ChemBiol. 2023; ASAP.doi:10.1038/s41589-023-01434-y
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