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为解决 STING 被开放构象诱导配体激活的结构基础这一问题，研究人员开展了 STING 在不同配体作用下构象变化和寡聚组装的研究。结果发现不同激动剂诱导 STING 形成不同寡聚体，且开放构象诱导配体激活较慢。这对选择最优 STING 激动剂用于治疗有重要意义。
在人体的免疫系统中，有一种关键的 “卫士”—— 干扰素基因刺激蛋白（STING），它在协调先天免疫反应中扮演着极为重要的角色，从应对病原体感染，到维持基因组的稳定性，都有它忙碌的身影。STING 就像一个信号枢纽，当遇到病原体入侵或者细胞内部出现异常时，它能迅速感知并启动免疫反应。比如在面对病毒感染时，它能及时发出警报，让免疫系统做好战斗准备。
然而，目前在 STING 的研究领域，还存在不少谜题。虽然已知它能被环二核苷酸（CDN）激活，且不同 CDN 结合模式不同，可使 STING 的配体结合域（LBD）呈开放或闭合构象，但 STING 被开放构象诱导配体激活的结构基础仍不清楚。这一知识空白限制了我们对免疫反应精细调控的理解，也影响了相关治疗手段的开发。例如，在肿瘤免疫治疗中，如何精准激活 STING 来对抗肿瘤，同时避免副作用，是亟待解决的问题。
为了攻克这些难题，美国斯克里普斯研究所（Scripps Research）的研究人员展开了深入研究。他们聚焦于 STING 在不同配体作用下的构象变化和寡聚组装情况，期望能揭示其中的奥秘。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先是冷冻电镜（cryo-EM）技术，这就像是给微观世界的分子结构拍高清照片，能让研究人员直接 “看到” STING 在不同配体结合下的分子形态。同时，结合分子动力学（MD）模拟，从动态角度分析分子间的相互作用，进一步探究 STING 的结构变化机制。此外，还通过细胞实验，观察不同配体对 STING 激活的影响。
下面来看具体的研究结果：
- SR-717 复合物：研究人员表达并纯化了全长人类 STING，将其与 SR-717 和促进 STING 寡聚化的 C53 共同孵育。cryo-EM 分析显示，STING 分子组装成了弯曲的寡聚体，这与之前 cGAMP 结合时的结构类似。进一步研究发现，SR-717 与 STING 的结合模式稳定，使得 STING 的 LBD 处于经典的闭合位置，且 LBD 相对于跨膜结构域（TMD）发生了 180° 旋转，这是 STING 激活的标志性变化。同时，TMD 也发生了相应的变化，促进了寡聚体的弯曲。这表明，SR-717 作为一种闭合 LBD 激动剂，其诱导的 STING 寡聚体结构与内源性配体 2'3'-cGAMP 诱导的相似，激活机制也较为保守。
- diABZI-3 复合物：使用 diABZI-3 代替 SR-717 进行实验时，研究人员发现了有趣的现象。cryo-EM 结果显示，diABZI-3 结合的 STING 形成了长链双链寡聚体，且存在多种构象。一种是类似 SR-717 结构的弯曲构象，但还有一种是双层无弯曲的构象，其中又分为 “together” 和 “apart” 两种具体构象。这些结构表明，STING 与 diABZI-3 结合后，不仅通过 LBD 和 TMD 相互作用进行侧向寡聚化，还形成了广泛的头对头界面，这限制了 STING 形成高度弯曲的长寡聚体，促进了更扁平的双层四级结构的形成。通过测量不同构象的曲率发现，diABZI-3 虽然能诱导与 SR-717 类似的曲率，但双层结构的限制使其形成弯曲寡聚体的能力受到部分影响。在细胞实验中，研究人员还发现，在诱导相同程度的通路激活时，diABZI-3 激活 STING 的速度比 SR-717 慢，这可能与 diABZI-3 诱导的独特寡聚体结构有关。
- 头对头界面：之前有研究报道，STING 可以通过 LBD 的头对头相互作用组装成双层结构，这种状态被认为是一种自我抑制构象，可防止 cGAS-STING 通路的异常过度激活。而在本次研究中，发现 diABZI-3 结合的 STING 也主要形成了头对头相互作用的双层结构，但与之前报道的自我抑制双层结构在结构上有明显差异。通过 MD 模拟等方法研究发现，diABZI-3 结合的 STING 头对头相互作用主要由 LBD 中 α1 螺旋后的环与 β2、β3 链以及 β3 链后的环相互作用介导，且其头对头界面的溶剂可及表面积比之前报道的自我抑制结构小，这表明 diABZI-3 结合的 STING 头对头界面相对较弱，可能更容易形成单层寡聚体。
- diABZI-3 LBD 和连接器：在 diABZI-3 与 STING 的 LBD 结合研究中，发现 diABZI-3 在 LBD 中有优先的结合方向，但这种配体方向性的功能意义尚不清楚。同时，diABZI-3 通过一系列芳香族残基稳定结合在 LBD 的口袋中，其盖子区域大部分未被解析，R238 在稳定配体结合中的作用与闭合构象诱导配体不同。研究还发现，diABZI-3 结合的 STING 的 LBD 相对于 TMD 同样发生了 180° 旋转，这与之前报道的 HB3089 结构不同，进一步证实了这种旋转是 STING 激活和高阶寡聚化的直接结果。
- 质子孔：近期有研究表明 STING 还具有质子通道的功能。研究人员通过 MD 模拟发现，在 SR-717 和 diABZI-3 复合物中，TMD 中心都存在连续的水线，这支持了 STING 作为质子通道的功能。而加入 C53 后，水线被破坏，说明 C53 可作为疏水性孔阻滞剂，影响 STING 的质子通道功能。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：不同的 STING LBD 构象诱导配体在激活 STING 的机制上存在显著差异。闭合 LBD 激动剂如 SR-717 诱导的 STING 寡聚体与内源性配体 2'3'-cGAMP 诱导的相似，而开放 LBD 激动剂 diABZI-3 诱导形成了独特的寡聚体结构，这种结构与之前报道的 apo-STING 的自我抑制状态相似但又有区别。diABZI-3 诱导的头对头构象可能会阻碍弯曲寡聚体的形成，进而延迟或调节下游通路的激活。这些发现为理解 STING 的激活机制提供了新的视角，对于开发基于 STING 的治疗方法具有重要意义。在未来的研究中，可以进一步探索不同配体对 STING 激活的精细调控机制，为精准治疗肿瘤、自身免疫性疾病等提供理论基础。同时，也为筛选和设计更有效的 STING 激动剂提供了方向，有望在提高治疗效果的同时，降低副作用的发生。这一研究成果发表在《Nature Communications》上，为该领域的研究开辟了新的道路，推动了生命科学和健康医学领域对免疫调控机制的深入探索。
