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冷冻电镜技术在风湿免疫病研究中的应用进展
作者: 邓文颖
单位: 华中科技大学同济医学院附属协和医院

摘要

风湿免疫病是一类病因复杂、异质性强的自身免疫性疾病,其发病机制涉及自身抗体产生、炎症信号通路异常激活及免疫细胞功能紊乱。传统研究方法在解析免疫复合物结构、阐明自身抗体作用表位等方面存在技术瓶颈。冷冻电镜(Cryo-EM)技术近年来已成为解析生物大分子高分辨率结构的核心手段。本综述旨在系统梳理近年来Cryo-EM在风湿免疫病研究中的前沿应用,总结该技术如何从分子层面揭示疾病机制、识别新型药物靶点,并为临床精准诊疗提供结构生物学依据纳入近五年冷冻电镜技术应用于风湿免疫病相关蛋白结构研究的文献,重点关注该技术在风湿免疫病关键分子机制解析中的应用,包括自身抗体与靶抗原复合物结构、免疫信号转导复合物构象变化、小分子抑制剂作用机制等方面现有研究显示,冷冻电镜在风湿免疫病领域已取得多项突破性发现:(1)在类风湿关节炎中,通过解析PAD4与功能性抗体的复合物结构,揭示了激活型抗体与抑制型抗体截然不同的变构调节机制,为开发选择性PAD4抑制剂提供了新思路;此外,通过Cryo-EM直接可视化RA自身抗体,发现其可变区糖基化能阻碍IgG在抗原表面的寡聚化,抑制经典补体途径的启动。(2)在系统性红斑狼疮中,成功解析了溶酶体转运蛋白SLC15A4的多种构象状态,阐明了小分子抑制剂通过稳定外向开放构象、阻断TASL结合的分子机制,验证了靶向SLC15A4-TASL信号模块治疗SLE的可行性。(3)抗磷脂综合征中,解析了抗凝血酶原抗体与凝血酶原的结合结构,阐明了该抗体干扰凝血功能的分子机制。(4)在STING信号通路研究中,获得了全长STING与TBK1复合物的近原子分辨率结构,揭示了信号转导复合物的组装机制冷冻电镜技术在影响风湿免疫病的研究范式,从原子水平阐明了自身抗体致病机制、炎症信号转导及免疫调控的分子基础。目前研究呈现从静态结构向动态构象、从单一蛋白向多蛋白复合物、从体外重构向原位环境解析的发展趋势。未来结合人工智能辅助结构预测和时间分辨冷冻电镜有望进一步揭示风湿免疫病相关蛋白的时空动态变化,加速靶向治疗药物的精准开发,推动该领域进入结构指导的精准医学新阶段
关键词: 冷冻电镜;风湿免疫病;结构生物学;自身抗体;蛋白结构
来源:中华医学会第二十八次风湿病学学术会议