《Nature》STING 与 cGAMP 结合导致 TBK1 激酶募集和活化 | MedChem...

medchemexpress

      来自细菌或病毒的核酸在受感染的细胞中会产生强效的免疫反应，而病原体衍生核酸的检测是宿主感知感染并启动保护性免疫反应的核心策略。cGAS (Cyclic GMP-AMP synthase) 是一种双链 DNA 传感器，可催化 cGAMP（cyclic GMP-AMP）的合成。cGAMP，刺激通过 STING-TBK1-IRF-3 信号轴刺激诱导 I 型干扰素的生成。STING 与 cGAMP 结合后寡聚化，从而导致 TBK1 激酶的募集和活化。然后 IRF-3 转录因子被招募到信号复合物中并被 TBK1 激活。在整个过程中，TBK1 的活化是 cGAS-STING 信号传递通路激活的关键步骤，可是 TBK1 如何被招募以及活化的分子机理一直不是很清楚。

     研究人员在探究 STING 突变体功能的过程中，偶然发现当 STING C-末端的9个氨基酸被剪切后，STING 就失去活力。通过细胞定位的方式发现，失去 C-末端 9个氨基酸的 STING 不能与 TBK1 结合发挥相应的生物学作用。免疫共沉淀的实验结果再次证实了，截断的 STING 不能和 TBK1 结合-介导下游 TBK1 发挥相应的生物学功能（如图1. 所示）。

图1. STING 失活（剪切 C 端 9 Aa）

      随后， 研究人员表达了野生型 STING 和它几种突变体，并将 STING 的 9 个氨基酸一一突变为丙氨酸（Alanine），发现其中- L374A 点突变会让 STING 彻底失去活性。根据 IFN-β  荧光素酶报告实验，研究人员发现这些突变还会影响干扰素的表达。为了排除物种间的差异，研究人员对不同物种的 STING 氨基酸序列进行分析，发现结合 TBK1 的序列 PLPLRT/SD 非常保守。

为了研究 STING 如何结合TBK1，研究人员分析了 STING C-末端和 TBK1 复合物的晶体结构（如图2. 所示）。结构表明 STING 的 PLPLRT/SD 模块结合在 TBK1 二体的表面上。根据晶体结构，研究人员设计了多个 TBK1 的突变体,且用 CRISPR-Cas9 技术制备了 TBK1-knockout 细胞。研究人员对这些突变体的功能研究发现，与 STING 结合的残基一旦突变，就会影响 STING 下游的信号通路的激活。研究人员同时还发现 TBK1-STING 结合区域的突变，也会影响 STING 下游信号通路发挥相应的生物学功能。

图2. STING C-末端和 TBK1 复合物的晶体结构

综上所述，STING 保守基序 PLPLRT/SD 可介导 TBK1 的募集和激活，影响 I 型干扰素的生成过程，进而影响其发挥相应的生物学功能。

图3. 文章概述图

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1228-