IKKβ x IKKα

Toll样受体(TLR)在触发先天性和适应性免疫反应中发挥着至关重要的作用。它们不仅启动先天免疫反应，而且还是先天免疫和适应性免疫之间的重要连接器。 Toll样受体(TLR)可分为十个，除了TLR10与其他不同，被认为是Toll样信号传导的免疫调节剂。特异性免疫可分为四类，涉及不同的TLR组合。BiomedicinesTH1免疫反应TH1免疫反应是对抗细胞内细菌、原生动物和真菌的宿主免疫反应，涉及的免疫细胞包括M1样巨噬细胞、产生IFN-γ的CD4+ T细胞、细胞毒性CD8+ T细胞和iNKT1等。Biomedicines涉及TH1免疫通路的自身免疫性疾病包括1型糖尿病、多发性硬化症、接触性皮炎和结核病等。关键TLR：TLR7、TLR8和TLR9这三者都位于巨噬细胞的内体区室中。TLR7、TLR8 和 TLR9对应的配体分别是单链RNA、细菌核糖体RNA和未甲基化的CpG DNA寡核苷酸。这些配体是在巨噬细胞吞噬溶酶体中细菌或原生动物的消化过程中产生的。TLR7、TLR8和TLR9主要的信号通路涉及IRF5和IRF7，它们上调IL-12和IFN-γ等下游靶标。TLR8信号转导激活IRF5，而TLR7/9信号转导激活IRF7。TLR7和TLR9首先激活MyD88复合物，包含TRAF3、TRAF6、IRAK4、IRAK1、IKKα、OPNi 和 DOCK2等等。其激活顺序为：TLR7通过激活MyD88从而首先激活IRAK1，再影响IKKα，使其触发转录因子IRF7。IRF7也可以被IRAK1磷酸化。TLR8则通过激活MyD88首先激活TAK1，再影响IKKβ。TAK1还可以激活下游分子JNK。当IKKβ易位到细胞核中时，它会触发转录因子IRF5。IRF5和IRF7的协同作用以产生IL-12，从而引发TH1反应，上调IFN-γ。TH2免疫反应TH2免疫反应是应对寄生虫的免疫反应，分为TH2a和TH2b。TH2a涉及炎性嗜酸性粒细胞、产生IL-4/5的CD4 T 细胞、具有类胰蛋白酶活性(MCt)的肥大细胞、iNKT2细胞和IgG4 B细胞。BiomedicinesTh2b则涉及嗜碱性粒细胞、产生IL-13/4的CD4 T细胞、具有类胰蛋白酶/糜酶活性的肥大细胞(MCtc)、iNKT2 细胞和产生IgE的B细胞。BiomedicinesTH2免疫与1型IgE相关的过敏性疾病密切有关，如哮喘、过敏性鼻炎和特应性皮炎等。关键TLR：TLR1、TLR2和TLR6TLR2和TLR6在嗜碱性粒细胞或肥大细胞等APC的表面上表达。TLR2可以在细胞表面与TLR6或TLR1形成异二聚体，共同识别三酰基脂蛋白，从而触发MAL接头分子，其激活MyD88非依赖性通路，产生IL-4，触发TH2免疫反应。TLR2-TLR6异二聚体则激活下游PI3K和AKT通路。TLR2激活导致TPL2(MAP3K8)被激活，继而通过IKK2介导激活NFκB通路。TPL2还激活MEK1/2和ERK1/2信号转导，从而触发TH2免疫通路。除了IL-4之外，依赖TLR6而上调的IL-25和依赖TLR1/TLR6的IL-33也是驱动TH2免疫反应的关键细胞因子。Th22免疫反应Th22免疫代表宿主针对细胞外细菌、原生动物和真菌的免疫反应。涉及中性粒细胞N1、分泌IL-22的Th细胞、iNKT17细胞和IgG2 B细胞。BiomedicinesTH22主导的免疫通路与3型免疫复合物超敏反应有关，包括阿瑟氏反应和类风湿性关节炎等疾病。关键TLR：TLR2、TLR4和TLR5与TH22免疫通路相关的主要TLR是TLR2、TLR4和TLR5，在中性粒细胞、树突状细胞和单核细胞/巨噬细胞的表面表达。TLR2同型二聚糖可识别革兰氏阳性细菌细胞壁中的肽聚糖和脂磷壁酸，同时还与真菌细胞壁中的β-葡聚糖相互作用。TLR4则负责识别革兰氏阴性菌细胞壁中的 LPS 内毒素。此外，TLR5可识别在运动细菌中发现的鞭毛蛋白。TLR4 信号转导触发MyD88、IRAK1和IRAK4组成的复合物。IRAK4激活IRAK1导致IRAK1自磷酸化及其与MyD88复合物的解离。随后，IRAK1 与泛素结合酶UBC13和UEV1A结合，促进TRAF63/TAK6复合物的泛素化。IRAK1的激活也会诱导TAK1和TRAF6激活，诱导下游NFκB易位到细胞核中，从而触发炎症基因的表达，上调IL-1、IL-6和TNF-α。此外，TAK1激活也导致转录因子AP1依赖于MAPK的激活。Thαβ免疫反应THαβ免疫是宿主针对病毒和朊病毒等传染性分子的免疫反应，涉及NK1细胞、分泌IL-10的CD4 T细胞、iNKT10细胞、CD8 T细胞和IgG1 B细胞。BiomedicinesTHαβ 免疫与2型抗体依赖性细胞毒性超敏反应有关。涉及THαβ免疫通路的自身免疫性疾病包括Graves病、重症肌无力和系统性红斑狼疮等。关键TLR：TLR3、TLR7和TLR9TLR3、TLR7和TLR9主要在浆细胞样树突状细胞的内体区室中表达，内体区室为病毒和 TLR 之间的相互作用提供了理想的环境。TLR3可识别病毒复制过程中产生的dsRNA，而TLR7可检测该阶段也存在的ssRNA。TLR9则可识别在细菌和病毒基因组中未甲基化的CpG DNA。涉及TLR3、TLR7和TLR9的信号通路汇聚在IRF3和IRF7上，启动下游1型IFN信号通路，从而启动THαβ免疫应答。激活后，TLR3直接触发TRIF-IRF3信号通路，TLR7和TLR9激活IRAK1-IRF7信号通路。TRIF-IRF3信号通路触发涉及TRAF3、TBK1和IKKε的级联反应。另一方面，TLR7和TLR9激活MyD88通路，通过IRAK1进一步激活IKKα，在细胞核激活转录因子IRF7。IRF3和IRF7均能激活IFN-α和IFN-β的产生，从而启动THαβ免疫应答。此外，IL-27和IL-10也是驱动细胞因子之一。小结TLR不仅可以通过拮抗剂来治疗自身免疫性疾病，在其他领域也有应用。例如TLR激动剂可用于触发宿主对癌症的免疫反应，诱导癌细胞凋亡，从而作为肿瘤治疗的辅助药物。在疫苗开发中，配方里增加TLR激动剂也可以加强疫苗对致病原的效力。参考文献：1.Chu, Y.-T.; Liao, M.-T.; Tsai, K.-W.; Lu, K.-C.; Hu, W.-C. Interplay of Chemokines Receptors, Toll-like Receptors, and Host Immunological Pathways. Biomedicines 2023, 11, 2384. https://doi.org/10.3390/biomedicines110923842.Jang YH, Choi JK, et al.House Dust Mite Increases pro-Th2 Cytokines IL-25 and IL-33 via the Activation of TLR1/6 Signaling. J Invest Dermatol. 2017 Nov;137(11):2354-2361. doi: 10.1016/j.jid.2017.03.042.

2023年5月25日，智慧芽新药情报库正式发布《转录因子药物进展研究报告》（以下简称“报告”）。转录因子参与众多细胞功能的调节，如细胞的生长、增殖、凋亡、分化等。但由于其结构的特殊性，通常难以开发为小分子药物，然而随着技术的发展，一些较热的“不可成药”转录因子，已初现成药特征。本报告在介绍转录因子基本信息、分类及药物研发概况的基础上，重点分析了当前的一些热门靶点，包括STAT3、NF-κB、MYC。报告详细介绍了这三类靶点的结构、家族、信号通路等多个方面，并进一步对其全球药物开发现状进行综述，希望可以帮助读者更好地了解转录因子领域的药物研发情况。‍全文限时免费阅读下载，请点击下方图片了解报告详情。转录因子成为潜力靶点转录因子（Transcription Factor，TF），作为一种具有特殊结构、行使调控基因表达功能的蛋白质分子，在疾病的发生、发展过程中，往往呈现异常状态，且很多转录因子往往存在于信号通路中的重要位点（如汇聚位点），大概率会成为疾病治疗的突破口。图1  转录因子（TF）结构分解但现实中，这类蛋白作为药物靶点的开发却极具挑战。因为与具有活性特点的酶不同，这类蛋白通常缺乏酶活性；同时在药物开发的过程中发现，转录因子也大都缺少小分子设计过程中结合口袋的明确位点，他们的活性往往取决于与之结合的蛋白质。转录因子药物研发现状当前，大量的品种聚集在临床前阶段（近72%），靶点则以STAT3、Nrf2、p300-CBP、MYC、NF-κB、STAT5、SREBF1、E2F1、AP-1为主。适应症集中于肿瘤、非酒精性脂肪性肝炎、多发性硬化症。进一步通过数据库搜索、文献查询，报告选取当前研究较为火热、具有代表性、且存在一定产品产出的靶点进行重点分析，靶点涉及STAT3、NF-κB、MYC。图2  转录因子搜索结果（图片来源：智慧芽新药情报库）STAT3药物研发进展STAT3简介STAT，属信号转导和转录激活因子，为细胞质转录因子，可将信号从细胞中的生长因子和细胞因子传递到细胞核。STAT家族包含7个成员：STAT1~STAT4、STAT6，以及STAT5的2个亚型，即STAT5a和STAT5b。STAT3主要通过其上游配体诱导的酪氨酸残基的直接磷酸化而激活，这些配体包括Janus激酶（JAK）、酪氨酸激酶、细胞因子和非受体酪氨酸激酶。活化的STAT3单体通过SH2形成二聚体结构，并通过核转运蛋白转移至细胞核，与核内特定DNA序列结合，行使基因转录调控的功能。图3  转录因子STAT家族信号传导及抑制位点STAT3全球药物研发进展以报告中解析的其中一个药物 CpG-STAT3-siRNA（DUET-01）为例，它由Duet Therapeutics（Scopus BioPharma的子公司）开发，是一种由siRNA组成的靶向免疫基因疗法，可以沉默STAT3基因的相关功能，临床用于潜在的肿瘤治疗，如非霍奇金淋巴瘤、弥漫大B细胞淋巴瘤、滤泡性淋巴瘤、套细胞淋巴瘤、小淋巴细胞淋巴瘤等。2021年开展I期临床试验，适应症指向非霍奇金淋巴瘤；后，该品种积极开展去势抵抗性前列腺癌的临床试验。2022年6月美国FDA授予该品种治疗外周T细胞淋巴瘤的孤儿药称号；2022年9月美国FDA再次授予该品种治疗CTCL的孤儿药称号；当前最高研发状态为临床I期。图4  CpG-STAT3-siRNA作用模式NF-κB药物研发进展NF-κB简介NF-κB，是一类介导细胞信号转导的真核细胞转录因子，并与其上游调控蛋白激酶一起组成信号转导通路，在细胞生长分化、免疫应答、炎症反应和肿瘤发生等领域有广泛研究。细胞处于静息状态时，NF-κB二聚体与IκBs（inhibitorκB）蛋白共同组成三聚体而无法向核内转运；而蛋白激酶IKK可调控IκBs的解离失活，其在NF-κB信号转导中处于中心地位，通过IKKα、IKKβ与IKKγ成员之间协调作用共同调节下游信号转导。据此，研究者根据NF-κB信号通路激活的方式不同将其分为2大类：经典通路与旁路替代通路。具体如下图所示。图5  NF-κB激活通路NF-κB全球药物研发进展以报告中解析的其中一个药物Amlisimod（SDP-4）为例，原研公司为Silk Technologies，是一种天然来源的蛋白结构，通过抑制NF-κB基因转录通路的激酶，临床用于治疗干眼综合征的潜在治疗。2019年4月，美国FDA批准了该品种启动IIb期临床试验；2019年10月，一项多中心、双盲、随机、对照、平行的II期临床试验（NCT03889886）启动，以评估Amlisimod对中重度干眼病（DED）患者（n = 305）的眼部/全身的安全性和有效性。2020年8月，一项随机、多中心、双盲、对照、平行的II期试验（NCT04535947）启动，以评估Amliisimod在8周治疗期内对中重度干眼病患者（n = 140）的疗效，主要终点是测量56天的干眼症状评估标准（SANDE）。图6  Amlisimod临床进展情况（智慧芽新药情报库）MYC药物研发进展MYC简介MYC转录因子与伴侣蛋白MAX形成异二聚体，可靶向结合到DNA序列或E盒子上，进而调控与细胞生长和增殖有关的基因转录。虽然MYC-MAX异二聚体与靶基因调控区中EBox序列的结合是MYC调控基因表达的主要机制，但据报道MYC也结合于非EBox DNA区域，尽管这些位点缺乏EBox，但MYC可以与核糖体蛋白基因上的启动子结合。此外，在某些情况下，MYC能够独立于MAX发挥作用。图7  MYC对细胞凋亡的调控作用MYC全球药物研发进展以报告中解析的其中一个药物OTX-2002为例，开发公司为Omega Therapeutics，是一种通过脂质纳米颗粒递送的mRNA疗法，通过表观遗传在转录前下调MYC表达，同时抵抗MYC的自动调节来控制c-MYC癌基因表达，临床用于MYC驱动的肝细胞癌（HCC）和其他实体肿瘤的潜在治疗。2022年10月，一项针对HCC和其他实体肿瘤的I/II期试验启动，以评估OTX-2002的安全性、耐受性、药代动力学、药效学和早期的抗肿瘤活性；2022年10月，美国FDA批准了该品种用于治疗HCC的孤儿药身份。图8  OTX-2002临床进展情况（智慧芽新药情报库）小结虽然结构方面天然“难成药”，功能特点方面也有成药限制，但基于当前多个不可成药靶点的一一击破，转录因子成为药物研发的蓝海，未来势必会成为研发人员青睐的领域之一。↓ 点击图片链接阅读下载全文报告 ↓版权声明：本报告版权由智慧芽所有，未经智慧芽授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获授权的应在授权范围内使用，并注明来源，违反上述声明者，智慧芽将追究其相关法律责任。授权相关事宜请联系：phs@patsnap.com

肺癌是最常见的恶性肿瘤之一。慢性炎症在肺癌的发生和发展中起着重要作用。NF-kB信号通路是主要的炎症信号通路之一。 肺癌是最常见的恶性肿瘤之一。慢性炎症在肺癌的发生和发展中起着重要作用。NF-kB信号通路是主要的炎症信号通路之一。肿瘤坏死因子α（TNFα）由多种免疫细胞分泌，可激活NF-kB信号通路。通过与TNF受体（TNFR）结合，TNFα激活IKK复合物，该复合物包含IKKα、IKKβ和IKKγ。 IKKα和IKKβ是催化亚基，而IKKγ是调节亚基。IKKβ中的Ser177和Ser181以及IKKα中的Ser176和Ser180被磷酸化，从而导致IKK复合物的激活。活性IKK复合物在Ser32和Ser36磷酸化IκB，导致IκB与NF-κB解离并进行泛素化。 因此，NF-κB被激活并易位到细胞核中，在那里它激活下游基因的转录。炎症在代谢功能障碍中的作用已有报道。然而，目前尚不清楚炎症和代谢在癌症中是如何相互影响的。 图片来源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36923932/ 近日，来自上海交通大学的研究者们在Int J Biol Sci.杂志上发表了题为“Phosphorylation by IKKβ Promotes the Degradation of HMGCL via NEDD4 in Lung Cancer”的文章，该研究揭示了TNFα介导的炎症是如何通过下调HMGCL的表达来重新规划癌症代谢的。 炎症和代谢重编程是癌症的特征。代谢重编程在癌症的发生中起着重要作用。通过改变关键酶的表达和重新编程代谢途径，肿瘤细胞可以快速增殖和转移。炎症是如何调节癌症新陈代谢的尚不清楚。 在本研究中，研究者发现3-羟基-3-甲基戊二酰-CoA裂解酶（HMGCL）在癌症中下调，HMGCL是一种催化亮氨酸分解代谢并促进酮体合成的酶。HMGCL的下调与较大的肿瘤大小和较短的总生存时间有关。在一项功能性研究中，HMGCL的过度表达增加了β-羟基丁酸盐（β-HB）的含量，并抑制了肺癌细胞的致瘤性，而HMGCL缺失促进了KP（KrasG12D；P53f/f）小鼠的从头开始肿瘤发生。 从机制上讲，肿瘤坏死因子α（TNFα）治疗降低了HMGCL蛋白水平，并且IKKβ与HMGCL相互作用并将其磷酸化为Ser258，从而使HMGCL不稳定。此外，NEDD4被鉴定为HMGCL的E3连接酶，并促进其降解。此外，Ser258突变为丙氨酸可通过NEDD4抑制HMGCL的泛素化，从而比野生型HMGCL更有效地抑制癌症细胞的锚定非依赖性生长。 IKKβ和NEDD4调节HMGCL的工作模型。 图片来源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36923932/ 综上所述，HMGCL在癌症组织中的表达下调，HMGCL表达降低后，其下游代谢产物β-HB的含量降低，细胞生长加快。HMGCL蛋白的稳定性受炎症信号的调节。这项研究进一步支持了慢性炎症和肿瘤代谢之间的联系。（生物谷 Bioon.com） 参考文献 Chenxi Zhong et al. Phosphorylation by IKKβ Promotes the Degradation of HMGCL via NEDD4 in Lung Cancer. Int J Biol Sci. 2023 Feb 5;19(4):1110-1122. doi: 10.7150/ijbs.82015.