TLR是一類I型的跨膜蛋白,可以特異性識別微生物特異性的抗原物質(PAMPs)。TLR-2與TLR-6或TLR-1聚合形成異源二聚體可以分別識別二酰脂多肽或三酰脂多肽。當配體物質與聚合后的TLR1/2以及TLR2/6結合后,會招募下游的接合蛋白MyD88。TLR-2信號的缺陷會導致許多免疫疾病(如膿毒癥,動脈粥樣硬化,腫瘤擴散等)。目前有許多TLR的抑制劑被開發出來,但是都沒有獲得批準,因此,要想治療這一類疾病,就必須對TLR2的信號傳遞機制做更深入的研究。
TLR以及接合蛋白都含有一個TIR結構域(即Toll/IL-1 resistant)該結構域介導了TLR的相互聚合以及下游的信號傳遞。基于最近的結構學研究:TLR2的TIR結構域中有一個由beta-鏈與alpha-螺旋組成的"口袋"狀結構(BB loop),這一段多肽由相對保守的脯氨酸與甘氨酸組成。來自馬里蘭大學免疫系的Stefanie N. Vogel等人希望以這一段區域為靶點設計TLR-2特異性的阻斷劑,他們的研究結果發表在最近一期的《PNAS》雜志上。
首先,作者利用計算機輔助的方法,針對BB loop區刪選了所有可能插入的小分子化合物以及已經上市的藥物。他們篩選到了1000多種有可能會該區域發生互作的潛在分子,其中有149種小分子化合物以及20種上市藥物具有高效的TLR-2信號阻斷活性。
之后,作者將篩選到的化合物進行體外試驗。這些藥物分別與轉染了TLR-2的HEK293細胞進行孵育,隨后細胞經過TLR2配體的刺激并檢測下游的IL-8的表達。結果顯示,第C29號化合物能夠有效地抑制配體引起的HEK293細胞IL-18的分泌。隨后,作者在人源的單核細胞系THP-1中驗證了上述結果。接下來,作者檢測了該藥物對小鼠的TLR-2信號的阻斷效應。結果顯示,C29能夠有效地抑制TLR-1/2的信號傳遞,但不能抑制TLR2/6的信號傳遞。
另外,作者還發現該藥物還能夠抑制微生物本身引起的TLR2的信號傳遞。
隨后,作者通過生化實驗發現C29能夠抑制TLR-2激活后與下游MyD88的相互作用。并且C29能夠抑制MAPK p38以及ERK的磷酸化。
那么C29是否是特異性針對BB-loop區的多肽序列呢?作者設計了一系列BB-loop突變試驗,不幸的是,這些突變本身就會使得TLR-1/2的信號失活,因此無法通過這一手段證明C29的特異性。不過至少這一實驗證明了BB LOOP區結構對于TLR-1/2的信號傳遞是至關重要的。
接下來作者證明了C29的一類衍生分子,C29L具有相似的效應。
最后,作者通過體內實驗也證明了C29L能夠抑制TLR-2生物活性的結論。
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