天然產物是創新藥物的重要來源，它們在人類疾病治療中扮演著關鍵角色。在新藥開發過程中，確定活性天然產物的靶標蛋白和作用機制是至關重要的一步。這不僅有助于深入理解其藥理作用，還能在早期階段預測可能的毒副作用，為藥物結構的優化提供指導，從而降低研發成本。

? ? ? ?近日，上海交通大學陶生策團隊聯合華東師范大學李洪林團隊和云南大學肖偉烈團隊，在Science China Life Sciences期刊上發表了突破性研究成果，題為"Blocking the PD-1 signal transduction by occupying the phosphorylated ITSM recognition site of SHP-2"。該研究揭示了天然產物膿毒酸A（Pygenic Acid A，PA）具有顯著的免疫抗腫瘤活性，能夠阻斷PD-1/PD-L1信號傳遞。運用了SPIDER鄰近標記技術，成功揭示了PA通過靶向SHP-2的磷酸化ITSM識別域來阻斷PD-1信號傳遞的分子機制。

? ? ? ?研究結果鑒于天然產物具有低毒，來源廣的優勢，研究人員首先對本實驗室內的天然化合物庫進行了篩選，發現天然產物PA能夠阻斷PD-1信號的傳遞。在體內研究中，PA也顯示出一定抗腫瘤活性。此外，在PD-1/PD-L1介導的T細胞效應功能檢測體系中，PA依然能夠逆轉PD-1/PD-L1的抑制作用，恢復T淋巴細胞的效應功能。這些結果均表明天然產物PA能夠阻斷PD-1/PD-L1信號的傳遞，促進T細胞活化，發揮免疫抗腫瘤作用。該研究為PD-1小分子抑制劑的開發提供了全新并有效的化學實體。

圖 1. PD-1/PD-L1 抑制劑 PA 的識別 [1]

? ? ? ?為了探索PA阻斷PD-1信號的作用機制，研究人員合成了PA的生物素探針Biotin-PA。利用Biotin-PA，基于SPIDER靶標發現技術及隨后驗證工作揭示PA是通過靶向于SHP-2以阻斷PD-1抑制信號的傳遞。

圖 2. SPIDER 揭示 PA 靶向 PD-1 下游信號分子 SHP-2[1]

? ? ? ?因此，為了進一步探索PA與SHP-2的具體作用機制，研究人員結合計算機分子模擬以及定點突變研究技術，推測并驗證了PA結合于SHP-2的C-SH2結構域中的磷酸化肽結合口袋，而該結合口袋正是PD-1招募SHP-2的關鍵位點。因此，研究人員最后分別通過競爭性ELISA實驗以及免疫共沉淀實驗檢測了PA對SHP-2與PD-1結合的影響。結果表明，PA能夠阻斷PD-1與SHP-2的相互作用。這也表明，PA阻斷PD-1信號傳遞的具體機制是通過占據SHP-2的磷酸化ITSM識別位點。

? ? ? ?陶生策和李洪林/肖偉烈團隊的合作的不僅為臨床提供了結構新穎的PD-1/PD-L1小分子抑制劑，尤其為天然產物的靶標識別提供了成功的范例。

? ? ? ?華東師范大學李洪林教授、朱麗麗副教授、上海交通大學陶生策教授和云南大學肖偉烈教授為該文共同通訊作者，華東理工大學李文杰博士、梅文義博士、上海交通大學江何偉博士、華東理工大學王潔博士和云南大學李曉麗博士為該文共同第一作者。

參考資料：

[1] https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-024-2706-2

稿件來源：陶生策課題組

圖文編輯：王華瑤