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OTC2024类器官前沿应用与3D细胞培养论坛圆满落幕，点击图片可查看会后报告，咨询OTC2025类器官论坛请联系：王晨 180 1628 8769 近年来，随着对免疫系统认识的不断深入，科学家们发现了一种名为STING的蛋白在机体免疫反应中发挥着至关重要的作用。STING蛋白是细胞质核酸感知通路的重要组成部分，能够识别病毒或细菌入侵时释放的DNA片段，进而激活机体免疫系统，产生抗病毒或抗菌的干扰素。 然而，STING蛋白的过度激活会导致一系列自身免疫性疾病，例如 Aicardi-Goutières 综合征 (AGS) 和 STING 相关血管病伴婴儿期发病 (SAVI)。这些疾病的患者往往会遭受严重的炎症反应，导致皮肤损伤、皮疹，甚至危及生命的肺部疾病。因此，抑制STING蛋白的过度激活成为了治疗此类疾病的关键。 近日，诺华生物医学研究所的科学家们在《自然-通讯》杂志上发表了一篇重要研究论文，报道了一种名为AK59的新型小分子化合物，能够有效降解STING蛋白，从而抑制其活性。这项研究为治疗STING相关自身免疫性疾病开辟了新的治疗途径。 AK59的独特作用机制 传统的药物研发策略往往集中于阻断蛋白的活性位点，但这对于像STING这样的蛋白来说并不容易。AK59则另辟蹊径，它利用了一种叫做“靶向蛋白降解”（TPD）的技术，通过“劫持”细胞自身的蛋白降解系统来清除STING蛋白。 图1b展示了AK59对STING通路的抑制活性，图1c则显示了AK59能够剂量依赖性地降低STING蛋白水平。为了进一步验证AK59的作用机制，研究人员进行了一系列实验，包括蛋白组学分析、CRISPR-Cas9基因敲除筛选以及免疫共沉淀等。 值得注意的是，AK59与QK50仅是萘环上一个N原子的差异，QK50 对 STING 通路没有明显的降解活性，而 AK59 则表现出显著的降解效果。NanoBiT® 实验结果显示，QK50 不能诱导 STING 和 HERC4 之间的相互作用，而 AK59 则可以。 蛋白组学分析结果显示，AK59能够导致STING蛋白水平的显著下调，且该下调过程依赖于蛋白酶体（图1e, 1f）。 CRISPR-Cas9基因敲除筛选则鉴定了AK59依赖的STING降解相关基因，其中包括HERC4、UBA5和UBA6（图3）。进一步的实验验证了这些基因在AK59介导的STING降解中的作用（图4）。 图解AK59的作用机制 为了更好地理解AK59的作用机制，我们需要了解STING蛋白的结构。图2a展示了STING蛋白的晶体结构，其中包含跨膜结构域、连接子螺旋和配体结合结构域。研究发现，连接子螺旋上的K150位点对于AK59介导的STING泛素化和降解至关重要（图2b, 2e）。此外，AK59也能够降解常见的SAVI突变体STING蛋白（图2f）。 免疫共沉淀实验表明，AK59能够诱导STING蛋白与一种名为HERC4的E3泛素连接酶“拉”到一起，形成一个复合物（图5c）。NanoBiT®互补实验进一步证实了AK59诱导的STING-HERC4相互作用，并排除了CGAMP竞争结合的可能性（图5d, 5e）。 图5f总结了AK59的作用机制：AK59通过诱导STING与HERC4的相互作用，促使STING蛋白被泛素化并最终被蛋白酶体降解。 AK59的优势和未来展望 AK59的发现具有以下几方面的优势： 高效性: AK59能够显著降低STING蛋白的水平，从而有效抑制CGAS/STING通路，减少炎症反应。 特异性: AK59特异性地作用于STING蛋白，对其他蛋白的影响较小，从而降低了潜在的副作用。 广谱性: AK59不仅能够降解野生型STING蛋白，也能够降解常见的SAVI突变体STING蛋白，这意味着它可能对更广泛的患者群体有效。 目前，AK59还处于临床前研究阶段，需要进一步的体内实验来验证其药效、药代动力学性质以及安全性。目前还不能确定 AK59 是否能够有效治疗 AGS、SAVI 等自身免疫疾病。但这项研究无疑为治疗STING相关自身免疫性疾病带来了新的希望。相信在不久的将来，AK59将有望成为治疗AGS、SAVI等疾病的有效药物，造福广大患者。 从药物化学的角度来看，AK59的发现为我们提供了以下启示： 分子胶降解剂的潜力: AK59 类似于分子胶降解剂 (MGD) 的作用方式，通过诱导蛋白-蛋白相互作用来实现靶向蛋白降解。这表明 MGD 策略在开发针对传统上难以靶向的蛋白（如 STING）的药物方面具有巨大潜力。 结构-活性关系 (SAR) 的重要性: AK59 和其类似物 QK50 之间活性差异巨大，这突显了理解和优化化合物结构与其生物活性之间关系的重要性。 发现新 E3 连接酶底物的可能性: AK59 揭示了 HERC4 作为 STING 降解剂的 E3 连接酶的潜力。这为我们提供了一个新的研究方向，即探索 HERC4 是否可以用于降解其他与疾病相关的蛋白。 总而言之，AK59 的发现不仅为治疗 STING 相关疾病提供了新的希望，也为药物化学领域带来了新的启发和机遇。相信随着研究的深入，我们将能够开发出更加安全有效的 STING 降解剂，造福更多患者。 END 免责声明：本文仅作知识交流与分享及科普目的，不涉及商业宣传，不作为相关医疗指导或用药建议。文章如有侵权请联系删除。 OTC2024类器官前沿应用与3D细胞培养论坛圆满落幕，点击图片可查看会后报告，咨询OTC2025类器官论坛请联系：王晨 180 1628 8769

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Sophia 导读： UFMylation 是一种新兴的泛素样翻译后修饰，可调节各种生物过程。UFMylation 通路的失调会引发各种人类疾病，包括癌症。然而，UFMylation在T细胞中的生理作用仍不清楚。 近日，武汉大学医学研究院、教育部免疫与代谢前沿科学中心、中南医院以及泰康生命医学中心张金方课题组在《Molecular Cell》杂志上发表了题为“UFL1 ablation in T cells suppresses PD-1 UFMylation to enhance anti-tumor immunity”的论文。 研究揭示了靶向AMPK-UFL1-PD-1信号轴能够增强抗肿瘤免疫，为临床癌症患者提供了潜在的治疗策略。 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1097276524000911 研究背景 01 UFMylation 是一种新兴的泛素样 （UBL） 修饰系统，它利用涉及 E1（泛素激活酶 5、UBA5）、E2（UFM1-共轭酶 1、UFC1）和 E3（UFM1-连接酶 1、UFL1，也称为 RCAD、KIAA0776、NLBP 或 MAXER）的三酶级联反应，将泛素折叠修饰物 1 （UFM1） 共价偶联到靶向蛋白质。与对泛素化功能的广泛研究相比，UFM化作用的生理作用探索较少。目前，只有 UFL1 被鉴定为 UFMylation E3 连接酶。UFL1介导的UFM化在调节胚胎发育、内质网（ER）稳态和内质网自噬、DNA损伤反应和病毒感染后干扰素反应中的功能重要性得到了强调。尽管在癌症中已经报道了异常的UFM化，但这些研究主要集中在了解UFMylation的肿瘤内在功能上，UFMylation在肿瘤发生中发挥着矛盾的作用，这取决于不同的癌症类型。 尽管 T 细胞在控制肿瘤生长和基于 T 细胞的癌症免疫疗法中起着至关重要的作用，但 T 细胞中 UFMylation 和 T 细胞介导的抗肿瘤免疫的潜在功能仍未得到探索。 免疫细胞，尤其是效应CD8+T淋巴细胞，可以通过抗原定向的细胞毒性来识别和消除癌细胞，强调了免疫系统在对抗癌症中的重要性。然而，由于肿瘤微环境 （TME） 中的 T 细胞功能障碍，肿瘤浸润淋巴细胞 （TIL） 通常无法有效杀死癌细胞。T细胞上上调抑制性免疫检查点受体，如程序性细胞死亡蛋白1（PD-1，也称为PDCD1或CD279）和细胞毒性T淋巴细胞抗原-4（CTLA-4，也称为CD152）是抑制T细胞活化和细胞毒性的机制之一。因此，靶向PD-1和CTLA-4的基于T细胞的免疫疗法已广泛应用于癌症患者的临床治疗。然而， 大多数患者对这些免疫疗法没有反应，潜在的耐药机制仍不完全清楚。 最近对 PD-1/PD-L1 蛋白表达调控的研究确定了增强抗癌功效的新的潜在治疗策略。多项研究表明，PD-1 蛋白可以通过泛素 E3 连接酶进行泛素化修饰，从而通过蛋白酶体系统降解 PD-1。因此， 操纵PD-1的泛素化状态可以控制T细胞中PD-1蛋白的表达水平，从而影响T细胞的细胞毒性功能。 研究结果 02 本研究，我们发现与野生型小鼠相比，在T细胞中条件性敲除Ufl1的小鼠（Ufl1cKO）表现出显著的肿瘤抑制现象。此外，单细胞测序数据显示来自Ufl1cKO小鼠的肿瘤，其浸润性细胞毒性CD8+T细胞显著增加。进一步研究表明UFL1能够与PD-1产生直接的相互作用并促进PD-1的UFMylation修饰，以拮抗PD-1的泛素化修饰和降解。而且，我们还发现感受能量代谢的激酶AMPK能够催化UFL1蛋白Thr536位点发生磷酸化修饰，14-3-3γ可以识别AMPK介导的UFL1的磷酸化修饰，破坏UFL1与PD-1的相互作用，导致PD-1不稳定，从而增强CD8+T细胞抗肿瘤免疫。值得注意的是，研究人员不仅证明Ufl1cKO小鼠对CTLA4抗体治疗有更好的响应，还发现使用AMPK激动剂和CTLA-4抗体联合治疗时具有协同抑制肿瘤生长的效果。综上所述， 该研究揭示了靶向AMPK-UFL1-PD-1信号轴能够增强抗肿瘤免疫，为临床癌症患者提供了潜在的治疗策略。 参考资料： https://news.whu.edu.cn/info/1015/453047.htm https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1097276524000911 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

*仅供医学专业人士阅读参考抗癌免疫看T细胞，T细胞是否给力又看PD-1/L1通路，而作为一种蛋白质，PD-1的“状态”则会受到蛋白质翻译后修饰（PTMs）的显著影响[1]。所以找到并针对关键的翻译后修饰过程，同样有可能深远地影响T细胞主导的抗肿瘤免疫应答。近日，武汉大学医学研究院张金方团队与台北中央研究院生物医学科学研究所李育儒团队及其他国内外学者合作，在Molecular Cell期刊发表的最新研究成果，就揭示了调控T细胞PD-1蛋白UFMylation修饰的关键靶点UFL1：UFL1的存在可拮抗PD-1泛素化修饰和降解，将其敲除则可更好地激活CD8+T细胞，因此UFL1有望成为新的免疫治疗靶点[2]。论文核心内容总结对不熟悉表观遗传领域的读者来说，UFMylation修饰可能是个非常新颖的词，那奇点糕就先说明一下，它也是近年来被发现的类泛素化（ubiquitin-like）修饰之一，可能参与了胚胎发育、内质网稳态、DNA损伤修复等许多生理进程[3]，但相关研究还依然在起步阶段，UFL1则是目前唯一被证实参与UFMylation修饰的E3连接酶。至于UFMylation修饰对T细胞和PD-1/L1通路，乃至癌症免疫治疗的影响，还都笼罩在迷雾之中呢，所以本次研究就算是拨开迷雾的第一步。研究者们首先条件性敲除了小鼠T细胞中的Ufl1基因，发现与野生型小鼠相比，敲除Ufl1后小鼠生理状态和T细胞发育仍保持稳定，且植入的小鼠肺癌（LLC细胞）和结直肠癌细胞（MC38细胞）都遭遇了有力的抑制。对小鼠肿瘤微环境内免疫细胞进行的单细胞测序则显示，敲除Ufl1基因小鼠肿瘤内的细胞毒性CD8+效应T细胞、CD4+T细胞等T细胞亚群浸润显著更多，而耗竭CD8+T细胞较野生型小鼠显著减少，转录组学分析也发现了多种T细胞激活和效应相关的分子标志物（如CD69、TNF）表达上调，基因通路富集分析则提示了免疫相关通路的明确活跃。敲除Ufl1可正向影响抗肿瘤免疫应答的多个方面这些结果意味着敲除Ufl1使CD8+T细胞整体在抗癌中更为活跃了，且UFL1对抗肿瘤免疫应答的正向作用明确依赖于CD8+T细胞，那接下来的探索方向，就是找到UFL1对CD8+T细胞施加正向影响的机制，而研究者们首先想到的就是PD-1/L1等免疫检查点通路。蛋白免疫印迹和流式分选（FACS）分析证实，PD-1是敲除Ufl1后，CD8+T细胞唯一发生表达显著下调的已知免疫检查点分子，且单细胞测序中并未发现PD-1 mRNA水平的下调，说明敲除Ufl1对PD-1表达的影响很可能发生在翻译后修饰环节，这就对上了UFL1参与UFMylation修饰的正常生理功能。进一步实验证实，敲除Ufl1或敲除/抑制参与UFMylation修饰的其它酶（如UBA5等），均可显著下调CD8+T细胞内的PD-1蛋白水平，进而影响CD8+T细胞的激活状态，而且从T细胞激活到耗竭的全过程中，UFL1都可直接与PD-1蛋白发生相互作用，介导UFMylation修饰以拮抗PD-1的泛素化修饰（K48位点）和降解，对稳定PD-1蛋白水平起到重要作用。UFL1介导的UFMylation修饰可稳定PD-1蛋白水平而大名鼎鼎的AMPK激酶，则会通过磷酸化UFL1蛋白T536位点，使UF1无法与桥梁蛋白14-3-3γ发生正常的相互作用，直接干扰UFL1参与UFMylation修饰的功能，从而使AMPK激酶成为调控UFL1的上游分子，即存在AMPK-UFL1-PD-1的调控轴。最后，研究者们分析了敲除Ufl1对现有免疫治疗的影响：敲除Ufl1可使小鼠对CTLA-4抑制剂治疗的应答更好，这要归功于CD8+T细胞的激活状态改善，在此基础上联合AMPK激动剂可以进一步增效；但由于敲除Ufl1使PD-1蛋白减少，相当于已起到了抑制PD-1的作用，PD-1抑制剂的疗效并未同样显著增强，需要与CTLA-4抑制剂搭档使用才行。敲除Ufl1可增敏CTLA-4抑制剂总之，本次研究率先揭示了UFL1参与的UFMylation修饰对T细胞抗肿瘤免疫能力的重要影响，不过这还只是解谜的第一步，因为近期也有研究显示，PD-1的配体PD-L1同样会受到UFMylation修饰调控，UFL1和UFMylation修饰在免疫细胞/癌细胞中影响究竟如何，怎样实现对AMPK-UFL1-PD-1信号轴的精准干预，都还是悬而未决、值得探索的问题。参考文献：[1]Lee T A, Tsai E Y, Liu S H, et al. Post-translational Modification of PD-1: Potential Pathways for Cancer Immunotherapy[J]. Cancer Research, 2024.[2]He C, Xing X, Chen H Y, et al. UFL1 ablation in T cells suppresses PD-1 UFMylation to enhance anti-tumor immunity[J]. Molecular Cell, 2024.[3]Zhou X, Mahdizadeh S J, Le Gallo M, et al. UFMylation: a ubiquitin-like modification[J]. Trends in Biochemical Sciences, 2024, 49(1): 52-67.本文作者丨谭硕