早年畢業(yè)于南京大學(xué)的丁建平研究員2000年入選中科院“百人計(jì)劃”引進(jìn)的杰出青年學(xué)術(shù)帶頭人，近年來圍繞一些具有重要生物學(xué)意義、并且與重要疾病相關(guān)的人源蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行研究，近期其研究組接連發(fā)表文章，解析單克隆抗體藥物daclizumab，以及人源胞漿IDH1癌癥相關(guān)突變體R132H的相關(guān)成果。

單克隆抗體藥物daclizumab（商品名Zenapax®，Roche）是第一株通過美國FDA認(rèn)證的治療性抗體，主要應(yīng)用于器官移植，尤其是腎臟移植的免疫抑制。

近年來，丁建平研究員組對(duì)一些重要治療性抗體和抗原復(fù)合物結(jié)構(gòu)和功能展開了系統(tǒng)性的研究，已發(fā)表一系列文章，特別是于今年初已揭示了治療性抗體basiliximab抑制IL-2信號(hào)通路的分子機(jī)制。最新這項(xiàng)工作是這些研究工作的延續(xù)。

IL-2是免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮重要作用的細(xì)胞因子，其受體由α、β和γ三個(gè)亞基組成，其中α亞基(IL-2Rα)是IL-2的特異性受體。研究表明，IL-2Rα在參與器官移植排斥反應(yīng)、某些自身免疫性疾病、以及T細(xì)胞白血病等病理過程的T細(xì)胞表面上高表達(dá)，因此是很好的藥物靶標(biāo)?？笽L-2Rα 抗體可以抑制其與IL-2的結(jié)合，阻斷IL-2信號(hào)通路，從而抑制T細(xì)胞的活化和增殖，減少器官移植后的免疫排斥反應(yīng)。

研究人員解析了daclizumab的Fab片段與IL-2Rα胞外區(qū)的復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，分析了抗原-抗體之間的相互作用。進(jìn)一步通過對(duì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)分析和與已報(bào)道的生化數(shù)據(jù)的比較，鑒定了daclizumab的抗原決定表位。結(jié)構(gòu)分析表明，F(xiàn)ab片段的CDR環(huán)區(qū)主要通過一個(gè)帶正電的表面及其兩側(cè)兩個(gè)相對(duì)疏水的區(qū)域與IL-2Rα兩個(gè)shushi-like結(jié)構(gòu)域D1和D2發(fā)生較強(qiáng)的親水和疏水相互作用，因此daclizumab對(duì)IL-2Rα 的識(shí)別具有高親和力和高特異性。進(jìn)一步與已報(bào)道的IL-2/IL-2Rα及IL-2/IL-2Rαβγc復(fù)合物的結(jié)構(gòu)比較，發(fā)現(xiàn)daclizumab的抗原表位與IL-2識(shí)別IL-2Raα區(qū)域有很大程度上的重疊，而且和IL-2相比daclizumab與IL-2Rα具有更強(qiáng)的相互作用，因此可以競爭性地結(jié)合IL-2Rα，從而阻斷IL-2與IL-2Rα的結(jié)合而抑制IL-2信號(hào)通路的激活。

這些研究結(jié)果在分子水平上揭示了daclizumab抑制IL-2信號(hào)通路的分子機(jī)制，并合理地解釋了已有的生物化學(xué)和免疫學(xué)數(shù)據(jù)?；谘芯拷Y(jié)果，研究者們提出了通過對(duì)daclizumab進(jìn)行定點(diǎn)突變以研發(fā)具有更高特異性和更強(qiáng)親和力的抗體藥物的策略。這項(xiàng)研究成果對(duì)于抗IL-2Rα的抗體藥物的改造和新藥物的研發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

另外這一研究組還發(fā)表了關(guān)于異檸檬酸脫氫酶(IDH)的最新研究成果。自2004年以來，丁建平組圍繞IDH的底物特異性識(shí)別機(jī)制、催化機(jī)理、以及活性調(diào)節(jié)機(jī)制已經(jīng)發(fā)表了一系列文章。最新進(jìn)展揭示了人源胞漿NADP依賴型異檸檬酸脫氫酶IDH1的癌癥相關(guān)突變體R132H活性“開關(guān)”的分子機(jī)制，對(duì)相關(guān)藥物的設(shè)計(jì)研發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。發(fā)表于Cell Research雜志的論文得到審稿專家和編輯的高度贊賞，被評(píng)選為該期雜志的亮點(diǎn)和封面文章。

IDH1在Arg132位點(diǎn)的突變與多種癌癥的發(fā)生密切相關(guān)，而R132H是最常見的一種突變體。當(dāng)Arg132發(fā)生突變后，IDH1催化異檸檬酸氧化脫羧生成αKG的能力大大下降，但卻同時(shí)獲得了將αKG還原成2HG的新功能。研究人員解析了IDH1的同源二聚R132H突變體(IDH1H/H) 和異源二聚R132H突變體(IDH1R/H)在不同底物結(jié)合狀態(tài)的晶體結(jié)構(gòu)。通過對(duì)結(jié)構(gòu)的分析和比較，結(jié)合點(diǎn)突變、酶促動(dòng)力學(xué)和等溫滴定量熱等實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了IDH1中一個(gè)從未報(bào)道過的ICT初始結(jié)合位點(diǎn)，并提出在催化過程中，異檸檬酸先結(jié)合在初始結(jié)合位點(diǎn)，促使重要的結(jié)構(gòu)片段從無規(guī)則卷曲狀態(tài)回復(fù)形成有序的α-螺旋，繼而通過與相關(guān)氨基酸(Arg132等)的相互作用、拉動(dòng)酶的大結(jié)構(gòu)域向小結(jié)構(gòu)域靠攏，使IDH1從開放的非活性狀態(tài)轉(zhuǎn)化成閉合的活性狀態(tài)。Arg132的突變使該過程嚴(yán)重受阻，因而導(dǎo)致IDH1催化異檸檬酸氧化脫羧生成αKG的能力大大下降。

另一方面，綜合結(jié)構(gòu)研究和生化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推測(cè)Arg132的突變?cè)斐苫钚灾行腡yr139的位移，使得處于新位置的Tyr139可以通過穩(wěn)定αKG 的C2原子上的負(fù)電荷而有助于氫負(fù)離子從NADPH向αKG的轉(zhuǎn)移，催化αKG還原成2HG。以上研究結(jié)果不僅對(duì)Arg132在ICT結(jié)合所引發(fā)的構(gòu)象變化中的作用機(jī)制提出了新的見解，同時(shí)也闡明了Arg132在癌癥發(fā)生過程中的活性“開關(guān)”的分子機(jī)制。