STING 與 cGAMP 結合導致 TBK1 激酶募集和活化

      來自細菌或病毒的核酸在受感染的細胞中會產生強效的免疫反應，而病原體衍生核酸的檢測是宿主感知感染并啟動保護性免疫反應的核心策略。cGAS (Cyclic GMP-AMP synthase) 是一種雙鏈 DNA 傳感器，可催化 cGAMP（cyclic GMP-AMP）的合成。cGAMP，刺激通過 STING-TBK1-IRF-3 信號軸刺激誘導 I 型干擾素的生成。STING 與 cGAMP 結合后寡聚化，從而導致 TBK1 激酶的募集和活化。然后 IRF-3 轉錄因子被招募到信號復合物中并被 TBK1 激活。在整個過程中，TBK1 的活化是 cGAS-STING 信號傳遞通路激活的關鍵步驟，可是 TBK1 如何被招募以及活化的分子機理一直不是很清楚。

     研究人員在探究 STING 突變體功能的過程中，偶然發(fā)現當 STING C-末端的9個氨基酸被剪切后，STING 就失去活力。通過細胞定位的方式發(fā)現，失去 C-末端 9個氨基酸的 STING 不能與 TBK1 結合發(fā)揮相應的生物學作用。免疫共沉淀的實驗結果再次證實了，截斷的 STING 不能和 TBK1 結合-介導下游 TBK1 發(fā)揮相應的生物學功能（如圖1. 所示）。

圖1. STING 失活（剪切 C 端 9 Aa）

      隨后， 研究人員表達了野生型 STING 和它幾種突變體，并將 STING 的 9 個氨基酸一一突變?yōu)楸�氨�?/SPAN>（Alanine），發(fā)現其中- L374A 點突變會讓 STING 徹底失去活性。根據 IFN-β  熒光素酶報告實驗，研究人員發(fā)現這些突變還會影響干擾素的表達。為了排除物種間的差異，研究人員對不同物種的 STING 氨基酸序列進行分析，發(fā)現結合 TBK1 的序列 PLPLRT/SD 非常保守。

為了研究 STING 如何結合TBK1，研究人員分析了 STING C-末端和 TBK1 復合物的晶體結構（如圖2. 所示）。結構表明 STING 的 PLPLRT/SD 模塊結合在 TBK1 二體的表面上。根據晶體結構，研究人員設計了多個 TBK1 的突變體,且用 CRISPR-Cas9 技術制備了 TBK1-knockout 細胞。研究人員對這些突變體的功能研究發(fā)現，與 STING 結合的殘基一旦突變，就會影響 STING 下游的信號通路的激活。研究人員同時還發(fā)現 TBK1-STING 結合區(qū)域的突變，也會影響 STING 下游信號通路發(fā)揮相應的生物學功能。

圖2. STING C-末端和 TBK1 復合物的晶體結構

綜上所述，STING 保守基序 PLPLRT/SD 可介導 TBK1 的募集和激活，影響 I 型干擾素的生成過程，進而影響其發(fā)揮相應的生物學功能。

圖3. 文章概述圖

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https://doi.org/10.1038/s41586-019-1228-x

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