5′-tRNAHisGUG片段：一种具有反向序列激活特性的天然TLR7配体的发现及其机制研究

本研究针对合成TLR7激动剂毒性高的问题，发现天然tRNA片段5′-HisGUG和5′-ValCAC/AAC可作为高效TLR7激活剂。通过分子动力学模拟和MM/GBSA结合自由能分析，揭示其结合模式优于合成激动剂，且反向序列5′-HisGUG-Rev仍保持激活能力，为开发安全免疫疗法提供新策略。

　　

在免疫治疗领域，Toll样受体7（TLR7）作为先天免疫的关键传感器，长期被视为抗病毒和抗癌药物的重要靶点。然而，现有合成TLR7激动剂如咪唑喹啉类化合物虽疗效显著，却常伴随全身性炎症反应等严重副作用，这促使科学家们寻找更安全的天然替代物。近年来，内源性RNA分子逐渐进入研究者视野——这些人体自身产生的物质理论上应具有更好的生物相容性。但谜题在于：究竟哪些特定RNA片段能有效激活TLR7？它们与受体的相互作用机制又如何？

针对这些问题，一项发表于《Biophysical Journal》的研究取得了突破性进展。研究人员发现转运RNA（tRNA）的特定片段——5′-tRNA^HisGUG和5′-tRNA^ValCAC/AAC具有惊人的TLR7激活能力。更令人惊讶的是，即便将其序列反转（5′-HisGUG-Rev），这种激活效应依然存在。这一发现不仅拓展了对天然免疫激活剂的认知，更揭示了RNA序列排列可能并非TLR7识别的绝对决定因素。

为深入解析作用机制，研究团队采用了分子动力学模拟技术，动态追踪RNA片段与TLR7的结合过程，并结合MM/GBSA（分子力学/广义玻恩表面积）方法定量计算结合自由能。结果显示，这些tRNA片段的结合亲和力显著高于传统合成激动剂，其中5′-HisGUG与TLR7的结合自由能达-50.2 kcal/mol，比临床阶段化合物GS-9620（-43.1 kcal/mol）更具优势。自由能分解分析发现，tRNA片段主要通过磷酸骨架与TLR7的LRR12结构域形成强静电相互作用，而核苷酸碱基则参与关键的氢键网络构建。

研究特别关注了构象动态性对激活的影响。通过主成分分析发现，天然tRNA片段结合时诱导TLR7产生独特的构象波动模式，其均方根波动（RMSF）值比合成激动剂体系高30%-40%。这种增强的灵活性可能促进受体二聚化——这是TLR7信号传导的关键步骤。实验验证显示，5′-HisGUG-Rev处理免疫细胞后，干扰素-γ（IFN-γ）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）mRNA表达水平提升2-3倍，证实其功能性激活效果。

研究结论部分强调三个核心发现：首先，tRNA片段作为进化保守的内源性分子，其TLR7激活效率可超越人工合成化合物；其次，反向序列保持活性的现象提示TLR7识别可能更依赖RNA二级结构而非严格序列特异性；最后，结合强亲和力与构象扰动能力的"双因素模型"可更好解释激活差异。这些发现为设计低毒性免疫调节剂提供了新思路——通过模拟天然RNA的构象动态特征，或可开发出"仿生型"TLR7调节剂。

该研究的创新性体现在首次系统比较内源与合成TLR7配体的作用机制差异，其揭示的构象灵活性作用机制为靶向TLR的药物设计开辟了新维度。未来研究可进一步探索其他非编码RNA片段的免疫调节潜力，或通过理性修饰优化tRNA片段的药代动力学特性。随着对RNA-受体相互作用认知的深入，源自生命本身的天然分子有望成为下一代免疫疗法的基石。