新型胆汁酸衍生物通过变构激活FXR实现选择性基因调控的结构基础与功能研究

本研究针对FXR（法尼醇X受体）系统性激活导致的副作用问题，通过分子对接和细胞筛选发现两种新型胆汁酸衍生物。X射线晶体学揭示其独特结合模式可占据受体变构口袋，TR-FRET和RNA-seq证实其通过差异共激活因子招募实现基因特异性调控，为开发选择性FXR调节剂提供新策略。

　　

在肝脏疾病治疗领域，法尼醇X受体（Farnesoid X Receptor, FXR）作为调控胆汁酸、脂质和葡萄糖代谢的关键转录因子，一直是药物研发的热点靶标。然而现有FXR激动剂如奥贝胆酸（Obeticholic Acid, OCA）存在全身性激活导致的瘙痒、血脂异常等副作用，这促使科学家们思考：能否通过结构改造开发选择性调控FXR下游效应的新型配体？

英国雷丁大学（University of Reading, UK）的研究团队通过分子对接和细胞筛选，发现两种新型胆汁酸衍生物（化合物1和2）。晶体结构解析显示，这些化合物不仅能占据FXR配体结合域（LBD）的经典胆汁酸结合位点，其延伸侧链还可嵌入由螺旋3和螺旋1-2环构成的变构口袋。这种独特的"双口袋占据"模式通过TR-FRET共激活因子招募实验得到验证——化合物1对SRC2-2表现出特异性偏好，而化合物2则诱导FXR LBD同时结合两个SRC2-3肽段。在肝细胞癌模型和C57BL/6小鼠中，这些化合物以低于OCA的剂量（化合物2的EC₅₀仅27nM）显著调控CYP7A1、SHP等靶基因表达。RNA测序更揭示化合物1可特异性上调谷胱甘肽代谢相关基因，而OCA主要影响核糖体生物发生通路。

研究采用的关键技术包括：X射线晶体学解析FXR LBD-配体复合物结构（分辨率2.6-3.1?）；TR-FRET检测28种核心gulator肽段招募动力学；肝细胞系（Huh7/HepG2）的RT-qPCR验证；C57BL/6小鼠口服给药后的RNA-seq分析（n=10/组）。

【结构基础】晶体结构显示化合物2的苯磺酰戊酰胺侧链与Asn293形成氢键，三氟甲氧基与Tyr260产生卤键相互作用，这种变构调控改变了螺旋3的构象，为共激活因子提供额外结合表面。

【共激活因子选择性】化合物1诱导的SRC2-2招募效率比OCA高15倍，而化合物2对SRC2-3的EC₅₀低至9nM，这种差异与晶体结构中观察到的次级共激活因子结合位点相吻合。

【基因调控】在30mg/kg剂量下，化合物1调控1,368个肝脏基因（OCA仅影响268个），显著上调BSEP（胆汁盐输出泵）3.5倍，同时下调CYP7A1（胆固醇7α-羟化酶）1.5倍，而OCA对这些经典靶点无显著影响。

【代谢调控】Wikipathways分析显示化合物1独特激活细胞周期相关基因（如cyclin D1/CDK1），这可能通过FXR与LXR（肝X受体）的交叉调控实现；同时上调的谷胱甘肽过氧化物酶（GPX2）提示其抗氧化潜力。

该研究首次阐明胆汁酸衍生物通过变构口袋占据实现FXR选择性激活的分子机制。化合物1展现的"基因特异性调控"特性，为克服现有FXR药物副作用提供了新思路——其较低的全身暴露量（AUC_last 1.774 hr*μg/mL）和肝靶向性可能减少临床不良反应。值得注意的是，虽然化合物2在体外显示出更高活性，但其较差的药代动力学特性（C_max仅为化合物1的1/3）提示结构优化方向。这些发现为开发下一代FXR调节剂奠定了结构基础，相关成果发表于《Journal of Molecular Biology》。