尹航课题组在《细胞·化学生物学》发表封面文章 报道新一代高活性TLR8抑制剂
10月19日， 清华大学药学院尹航教授团队论文《基于结构理性设计的TLR8小分子拮抗剂》（Small-Molecule TLR8 Antagonists via Structure-Based Rational Design）被国际著名期刊《细胞·化学生物学》选择为封面文章发表。该论文报道了新一代高活性的TLR8抑制剂，其半抑制浓度（IC50）约100 pM, 并在转基因小鼠中验证了其对自身免疫病的治疗潜力。
2018年10月《细胞·化学生物学》封面刊载清华药学院尹航团队论文《基于结构理性设计的TLR8小分子拮抗剂》
Toll样受体家族(Toll like receptor, TLRs) 是重要的免疫调节受体之一，在先天性免疫和适应性免疫中都占据了重要地位。人体中的Toll样受体成员共有十种，分别是TLR1-TLR10，它们各司其职，时刻都在探测是否有病原体进入。其中TLR8位于细胞的内涵体中，它可以识别病毒的单链RNA，从而激活TLR8信号通路，引发相应的免疫反应。文献表明，TLR8的过度激活与自身免疫疾病的发生有着密切联系。因此，抑制TLR8的过度激活被视为针对包括风湿性关节炎，红斑狼疮等自身免疫疾病的一种新的治疗途径。
尹航课题组于2018年1月首次报道了TLR8的小分子抑制剂（Zhang, S. et al. Nat. Chem. Biol. 2018, 14, 58-64）。该抑制剂作用于两个TLR8蛋白相互作用的界面上，使TLR8二聚体稳定在非激活状态，来抑制TLR8信号，避免免疫系统过度激活。在该研究的基础上，作者基于小分子与蛋白复合物的晶体结构，设计优化得到了新一代的高效TLR8抑制剂。通过与东京大学清水敏之（Shimizu）课题组的合作，得到了TLR8与CU-CPT系列小分子抑制剂的共结晶结构，揭示了其结合位点内部的分子间相互作用力，为合理药物设计提供了结构基础。根据结合口袋中小分子CU-CPT8m与TLR8蛋白之间的相互作用以及结合位点的结构特性，新一代的TLR8小分子抑制剂采用喹啉环的结构，其氮原子可以与TLR8上351位的甘氨酸形成氢键。甲氧基结构能够更好地与蛋白活性口袋相匹配，并与TLR8上520位的缬氨酸形成氢键。同时，由水作为媒介与TLR8蛋白519位的谷氨酰胺和516位的丝氨酸产生氢键，进一步加强了CU-CPT系列化合物与TLR8的相互作用。在小分子抑制剂与TLR8结合位点的下部存在着较大的未利用区间，为了利用这一空间，较大的取代基例如丁醇基团被加入到了12位，这一修改进一步提高到了活性，使得CU-CPT9d的半抑制浓度（IC50）达到了100pM。
TLR/CU-CPT 复合物晶体结构：TLR8高效小分子抑制剂。 A. CU-CPT9b与TLR8结合位点以及关键相互作用图示；B. CU-CPT系列小分子抑制剂结构；C. CU-CPT系列化合物对于TLR8显示出高效的抑制作用
该系列化合物在HEK-Blue细胞和人外周血单核细胞（PBMC）中表现出了非常高的特异性，能够选择性地抑制TLR8，而不影响其他TLRs家族蛋白。值得一提的是，该系列化合物对与TLR8高度类似的TLR7受体同样具有选择性。在Western Blot测试中，该类化合物能选择性地抑制TLR8的信号通路，可以显著地抑制NF-κB转移至细胞核中，从而抑制细胞因子的产生，这一抑制作用显示了该系列分子具有显著的抗炎效果。同时，在含有人类TLR8的转基因小鼠中，该化合物也表现出对TLR8的抑制作用和特异性。这一研究结果提供了研究TLR8信号传导的有效分子探针，有利于研究TLR8在自身免疫疾病中发挥的作用，同时这一研究也证实了该系列化合物具有显著的药用潜力。
清华大学药学院尹航为本文的通讯作者，共同作者包括美国科罗拉多大学、日本东京大学和美国德纳维技术公司的合作团队。
该课题得到了国家自然科学基金、科技部重点研发计划、教育部重点实验室等项目的资助。
论文链接：
https://www.cell.com/cell-chemical-biology/fulltext/S2451-9456(18)30231-9
