分享一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章Activation of human STING by a molecular glue-like compound，主通讯作者是来自诺华生物医学研究所的Yan Feng，他们的研究方向是药物开发。
STING蛋白是宿主细胞溶质DNA监测通路中的中心节点，对于免疫系统抵御病原体感染和癌症的天然免疫应答至关重要。STING是一种内质网膜二聚体跨膜蛋白，具有N-端跨膜结构域（TMD）和C-端胞浆配体结合结构域（LBD）。STING通常通过环状二核苷酸（CDNs）与LBD结合来激活。CDN与LBD结合引起STING的构象变化，从而诱导高阶寡聚体形成并转位到高尔基，招募并激活下游激酶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。目前基于CDN类似物的STING激动剂被开发用于抗肿瘤治疗中。本文中，作者开发了一种基于独特分子粘合剂机制的STING激动剂。 为了发现非CDN类小分子STING激动剂，作者在含有干扰素刺激响应元素-荧光素酶报告基因（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。作者对初步筛选出的阳性结果再经过剂量-响应试验以及在STING基因敲除细胞系的测试，获得唯一一个化合物NVs-STG1（1）。随后作者对其进行化学改良以提高其效力，获得4-氨基苯甲酸基团上3-甲氧基修饰的化合物NVS-STG2（2），它的活性提高了将近10倍，以严格依赖于STING的方式强烈诱导IRF3的磷酸化。为了确保NVS-STG1/2直接作用于STING，作者采用光亲和标记（PAL）和定量化学蛋白质组学方法进行验证。作者将NVS-STG2的羧酸基团用N-酰基磺酰胺（类似羧酸的异构体）来替代，并引入了光交联基团双吖丙啶，开发了光亲和标记探针NVS-STG4。利用该探针和定量化学蛋白质组学，作者鉴定出STING作为被NVS-STG4富集的少数蛋白质之一。 作者使用STING纯蛋白在体外检测配体对STING的激活。没有任何配体存在时，STING主要存在于二聚体状态，而NVS-STG2能够诱导STING的高阶寡聚体形成。通过冷冻电镜技术，作者发现天然配体cGAMP和NVS-STG2都结合到STING上形成由大约3-6个二聚体组成的寡聚体。两个NVS-STG2分子主要通过中心苯环并排排列，占据两个相邻的STING二聚体的TMD之间的空腔。NVS-STG2二聚体有效地充当了分子粘合剂，增强了两个STING二聚体的界面，从而促进了STING的高阶寡聚化。NVS-STG2的羧酸与STING的R95形成盐桥。这些结构解释了为什么NVS-STG2可以激活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取代，它们无法与NVS-STG2中的羧酸形成静电相互作用。最后，作者在hSTING-knock-in的小鼠中验证NVS-STG2的效果，发现NVS-STG2能引发强烈免疫表型，并明显抑制了肿瘤生长。综上所述，作者通过功能筛查、生化分析和结构表征，证明了NVS-STG2能够作为分子粘合剂促进STING寡聚化和激活。
本文作者：MB
责任编辑：TZY
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-023-01434-y
文章引用：DOI: 10.1038/s41589-023-01434-y
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