最新研究成果 | 清華大學藥學院錢鋒課題組發(fā)文揭示對補體C3不同表位進行抑制以調(diào)控補體系統(tǒng)的機制




最新科研速遞

近期,清華大學藥學院錢鋒課題組在《Journal of Biological Chemistry》雜志上發(fā)表了題為“Modulating the complement system through epitope-specific inhibition by complement C3 inhibitors”的研究論文。該研究揭示了抑制補體C3不同表位的補體生物學效應,豐富了補體C3的結(jié)構(gòu)功能關(guān)系,為C3抑制劑的合理設(shè)計提供了有價值的見解。





研究背景

補體系統(tǒng)是免疫系統(tǒng)的重要組成部分,通過調(diào)理素介導的吞噬作用、免疫調(diào)節(jié)活性和病原體裂解功能等,在維持組織穩(wěn)態(tài)和免疫監(jiān)視中發(fā)揮關(guān)鍵作用。補體級聯(lián)反應受多重負調(diào)控因子的嚴格調(diào)控,以防止異常活化導致宿主細胞和組織的損傷。補體系統(tǒng)的失調(diào)與過度活化已被證實與多種疾病相關(guān),包括陣發(fā)性睡眠性血紅蛋白尿癥(PNH)、濕性年齡相關(guān)性黃斑變性(wAMD)以及地圖樣萎縮(GA)等。

作為血清中含量最高的補體成分,C3是補體級聯(lián)反應中的核心成分,參與所有補體活性產(chǎn)物(C3a、C3b、C5a、C5b-9)的產(chǎn)生。鑒于C3在補體系統(tǒng)中的核心地位,C3已成為補體相關(guān)疾病治療的重要靶點。目前,EmpaveliTM(聚乙二醇化肽類注射液)和SyfovreTM(玻璃體內(nèi)注射劑)已分別獲批用于治療PNH和GA,兩者的活性成分均為抗C3環(huán)肽。此外,目前有十余種C3靶向藥物正處于臨床前或臨床研究階段。然而,不同C3抑制劑的療效存在顯著差異:Syfovre在GA治療的III期臨床試驗中達到主要終點,而C3的單抗NGM621在II期研究中因療效不足而宣告失敗。不同C3抑制劑在臨床試驗中顯著差異提示我們,理想的C3抑制劑需以高親和力結(jié)合關(guān)鍵功能表位,C3復雜的結(jié)構(gòu)功能關(guān)系是C3藥物設(shè)計中亟待解決的問題。




研究內(nèi)容




在本項研究中,研究團隊首先獲得了三種結(jié)合C3兩種不同表位的C3模型分子(MIs)(圖1A)。模型分子MI1/2結(jié)合在C3/C3b的MG4/5結(jié)構(gòu)域,而MI3結(jié)合在C345C結(jié)構(gòu)域。通過在補體級聯(lián)反應的不同步驟中加入模型分子(圖1B),模型分子產(chǎn)生不同抑制效應。模型分子MI1/2在不同反應步驟中加入均能抑制C3的裂解(圖1C和D),而模型分子MI3僅能通過抑制在C3b與FB結(jié)合這一步驟產(chǎn)生C3裂解抑制活性(圖1E)。

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圖1. C3模型分子(MIs)的結(jié)合表位和抑制機制


結(jié)合其他建立的補體抑制活性方法,研究團隊證明模型分子MI3通過結(jié)合在C345C結(jié)構(gòu)域,抑制C3b與FB、FD結(jié)合形成C3轉(zhuǎn)化酶C3bBb,進而產(chǎn)生AP途徑偏向性的補體抑制活性;模型分子MI1/2通過結(jié)合在MG4/MG5結(jié)構(gòu)域,抑制C3與兩種C3轉(zhuǎn)化酶(AP途徑:C3bBb;CP途徑:C4bC2a)結(jié)合進而抑制C3的裂解,在AP和CP兩種途徑中均有較強的補體抑制活性(圖2)。

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圖2. 靶向C3中的C345C結(jié)構(gòu)域和MG4/MG5結(jié)構(gòu)域的補體抑制過程



總結(jié)

本研究通過三種靶向C3不同表位的模型分子,結(jié)合新建立的用于研究補體抑制活性和機制的生化方法,系統(tǒng)解析了C3中兩個關(guān)鍵功能表位的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系,并通過研究C3表位與補體抑制活性及機制的關(guān)系,為開發(fā)高效C3靶向治療藥物提供了重要理論依據(jù)。





致謝

清華大學藥學院錢鋒教授、尋濟生物科技劉慧琴博士為本文共同通訊作者。錢鋒課題組博士生陳志棟、尋濟生物科技王銘爽博士為論文的共同第一作者。錢鋒課題組成員段文倩、夏燚也為本課題做出重要貢獻。本研究得到北京生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心的資助。

論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021925825000973?via%3Dihub= 


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