腫瘤壞死因子超家族（tumor necrosis factor superfamily，TNF superfamily）相關分子是天然/獲得性免疫調節和功能發揮的關鍵，該家族許多成員都是腫瘤免疫治療和抗炎症藥物研發的藥物靶標。近年來，4-1BB和GITR等啟用型免疫檢查點分子是備受關注的TNF受體（TNFR）超家族成員，有多款抗體藥物處在臨床驗證階段，其配體結合機制和抗體藥物作用機制研究對於新型免疫治療策略的開發具有重要參考價值。前期研究中，中國科學院微生物研究所研究員高福團隊闡明瞭4-1BB與其配體和啟用型抗體作用的分子基礎，對於理解4-1BB活化的分子基礎及抗體藥物開發具有重要意義（Li Y., et al., 2018. Cell Reports）。近日，該團隊報道了共刺激受體糖皮質激素誘導的腫瘤壞死因子受體家族相關蛋白（GITR）與其配體GITRL的“非典型”相互作用機制，相關研究成果發表在Cell Reports上。
GITR是參與T細胞應答調節的免疫檢查點分子，靶向GITR的啟用型單克隆抗體在臨床研究中顯示出良好的藥物耐受性和顯著的腫瘤抑制活性。GITR及其配體GITRL是TNF/TNFR超家族的重要成員。前期研究顯示，TNF/TNFR超家族中受體-配體結合模式高度保守，受體分子與三聚體配體按照1:1的比例結合形成“3+3”的複合物，TNFR分子一般與由兩個相鄰TNF分子形成的側裂區域結合，三聚體配體介導的受體交聯被認為是受體訊號啟用的基本模式。鼠源GITR/GITRL複合物晶體結構解析與一系列細胞/蛋白水平實驗驗證顯示，兩個單體GITR分子與二體GITRL形成“2+2”複合物，GITR透過其CRD2結構域結合GITRL，二者之間的結合面與經典的TNF/TNFR超家族分子不同，位於GITRL的N149和位於GITR的D93-I94-V95決定受體/配體間主要的相互作用，表明GITR/GITRL不同於經典TNF/TNFR超家族的“非典型”相互作用模式。GITR單個結構域介導其與配體的結合現象提示，這種獨特的作用模式或是TNF/TNFR超家族進化過程中的較為古老的結合模式，而其他TNFR超家族成員分子與配體結合往往已進化為由兩個不同結構域介導結合的特異性與高親和力。研究發現，小鼠GITR中的D93-I94-V95（DIV）與人GITR中相應的K105-F106-S107（KFS）區域決定受體與其配體結合的種屬特異性。儘管鼠源與人源GITR/GITRL不能交叉識別，小鼠GITR配體結合關鍵位點“DIV”至“KFS”突變導致其與人GITRL交叉識別，並在NFAT-Luc-Jurkat T細胞訊號模型中誘導T細胞啟用訊號。
該研究發現的GITR/GITRL不同於經典TNF/TNFR超家族的“非典型”相互作用模式，拓展了關於TNF/TNFR超家族分子相互作用模式的認知，併為基於GITR/GITRL相互作用的藥物設計提供了理論基礎。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項、國家重大科技專項的支援。
近年來，該團隊在免疫檢查點受體分子的配體識別機制及抗體藥物作用機制研究方面開展了系列工作，相關成果發表在Cell Research、PNAS、Nature Communications、Cell Reports、EMBO Reports等上，這為理解T細胞免疫調節機制以及免疫檢查點分子為基礎的藥物開發提供了重要的理論依據。
GITR/GITRL的複合物結構和決定GITR結合特異性的“DIV/KFS”基序
來源：中國科學院微生物研究
