揭示棒状杆菌IgG特异性内切糖苷酶的跨原体去糖基化机制及其治疗潜力

本研究解析了棒状杆菌分泌的IgG特异性内切糖苷酶(ENGase)家族识别和切割抗体N297连接聚糖的分子机制，发现CU43通过结合一个Fc原体来水解对侧原体聚糖的独特"跨原体机制"，并证明其能选择性消除抗体效应功能而保留中和活性，为治疗抗体介导疾病提供了新型工具。

　　

在抗体介导的免疫反应中，IgG的Fc段N297连接聚糖是决定效应功能的关键分子开关。这个保守的糖基化位点不仅影响抗体与Fcγ受体(FcyR)的结合，更是多种病原体免疫逃逸的重要靶点。虽然此前已知链球菌分泌的多结构域内切-β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(ENGase)如EndoS能特异性切割IgG聚糖，但棒状杆菌分泌的单结构域ENGase家族的作用机制仍是个未解之谜。更关键的是，现有IgG降解疗法如Efgartigimod会同时消除抗体的中和能力和效应功能，这种"全或无"的作用模式严重限制了临床应用前景。

来自美国埃默里大学和洛克菲勒大学的研究团队在《Nature Communications》发表研究，系统阐明了棒状杆菌IgG特异性ENGase家族的作用机制。研究通过X射线晶体学解析了CU43与IgG1 Fc的复合物结构，结合深度突变扫描和体内外功能实验，发现这类酶采用前所未有的"跨原体机制"：CU43结合一个Fc原体的CH2结构域顶部，却水解对侧原体的N297聚糖。更重要的是，在人类化小鼠模型中，CU43处理能选择性消除抗体依赖的细胞毒性，同时保留抗流感抗体的中和活性，显著优于现有IgG降解疗法。

研究采用多项关键技术：通过SEC-MALS和SAXS确定酶-Fc复合物的1:1化学计量；利用E382S Fc突变体获得3.6?分辨率的CU43i-Fc复合物晶体结构；建立Fc位点饱和突变库进行深度突变扫描；开发异源二聚体Fc验证跨原体机制；在FcyR人类化小鼠模型中评估CD4⁺T细胞耗竭和流感致死攻击保护效果。

结构机制解析方面，研究首次揭示了CU43的不对称结合模式。晶体结构显示，CU43通过其N端44-SPGQ-47和R200-W201-R204序列与一个Fc原体的FG环形成静电相互作用，而活性中心却朝向对侧原体的N297聚糖。这种独特构象通过异源二聚体Fc实验得到验证：当在一个原体引入A330W突变时，CU43只能水解未突变原体的聚糖，产生单糖基化抗体。相比之下，链球菌EndoS2仍能完全去糖基化该突变体，证实两者机制差异。

研究还发现棒状杆菌ENGase可分为三个亚家族：CU43亚家族(CP40、CP258等)采用上述跨原体机制；CM49亚家族结合Fc的CH2-CH3交界区内表面新位点；CX35则无IgG特异性。通过AlphaFold3建模和实验验证，CM49虽也采用跨原体机制，但其结合位点不同于所有已知Fc结合蛋白，拓展了对Fc可塑性表面的认知。

功能研究方面最具突破性的发现是CU43能"解耦"抗体的双重功能。在流感挑战实验中，CU43处理组小鼠的7B2抗HA抗体保持完全中和活性，全部存活且无体重下降；而Efgartigimod组因加速抗体清除导致保护力丧失。这种选择性源于CU43仅去除Fc聚糖而不影响抗体半衰期，与FcRn(新生儿Fc受体)介导的降解机制形成鲜明对比。

该研究的重要意义在于：首先，阐明了病原体逃逸宿主免疫的新策略，棒状杆菌通过分泌ENGase特异性消除IgG效应功能；其次，发现Fc表面存在第三个可成药热点，为抗体工程提供新思路；最重要的是，开发出能选择性调控抗体功能的治疗工具，为自身免疫疾病、抗体依赖性增强(ADE)等疾病提供精准干预手段。这种"功能特异性"的抗体调控策略，将推动下一代免疫治疗药物的设计创新。