黄昊实验室近日在PNAS和Biochemical Journal发表通讯论文，报道了RNase L纳摩尔活性的天然产物抑制剂EA和VAL有潜在的治疗遗传疾病AGS的功效。进一步地，实验室报道了FDA批准抗癌药物舒尼替尼Sunitinib通过与RNase L的假性激酶结构域结合，通过破坏RNase L活性二聚体的方式抑制RNase L的核糖核酸酶活性。这是一种异构调节抑制机制。

​    寡腺苷酸合成酶-核糖核酸酶L系统（OAS-RNase L system）是一种干扰素诱导的人体先天免疫抗病毒途径。病毒双链RNA激活OAS酶表达，OAS合成第二信使2-5A，该信使结合并激活核糖核酸酶RNase L。在正常细胞中，OAS的激活被RNA腺苷脱氨酶ADAR1抑制。 ADAR1的突变是导致人类遗传病艾卡迪综合征（Aicardi-Goutière syndrome, AGS；又称脉络膜视网膜异常-胼胝体发育不全一婴儿痉挛综合征）的重要原因之一，人细胞中的ADAR1活性缺失会导致内源双链RNA激活OAS-RNase L途径，进一步诱导细胞死亡，引起AGS的神经变性和炎症性疾病症状。目前，针对于该遗传疾病，还没有有效的治疗手段报道。

图1 筛选获得纳摩尔活性天然产物抑制剂EA

    为了确认RNase L作为AGS的潜在治疗靶标，加拿大多伦多西奈山医院Frank Sicheri实验室，美国克利夫兰医学中心Robert Silverman实验室和北京大学深圳研究生院黄昊实验室合作筛选并鉴定靶向RNase L的小分子抑制剂，获得纳摩尔水平抑制活性的天然产物小分子化合物鞣花酸（Ellagicacid，EA）（图1）和其衍生物瓦隆酸双内酯（Valoneic acid dilactone, VAL）VAL在细胞水平上能有效地降低RNase L对RNA的降解且无细胞毒性，同时能够逆转ADAR1缺失导致内源双链RNA激活OAS-RNase L系统引起的细胞死亡（图2）。该研究为使用小分子抑制剂调控RNase L功能及靶向RNase L用于评估治疗AGS潜力的新途径奠定基础。该研究成果于2020年9月发表在PNAS杂志上。该研究由北京大学深圳研究生院黄昊特聘研究员、美国克利夫兰医学中心Robert H. Silverman教授和加拿大多伦多西奈山医院Frank Sicheri教授合作完成。多伦多西奈山医院Salima Daou博士，多伦多大学Manisha Talukdar博士和北京大学深圳研究生院汤金乐博士为共同第一作者。文章链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2006883117

​    与COVID-19新冠疫情相关的，因为免疫过度反应，细胞因子风暴可能是导致新冠患者死亡率偏高的原因之一。RNase L抑制剂有潜在的缓解新冠患者过度免疫反应的应用，在文章中有所讨论。

图2.VAL无细胞毒性且可减缓dsRNA或ADAR1缺乏引起的细胞死亡。

 在RNase L的抑制剂工作机制研究上，黄昊课题组进一步运用结构生物学、酶学和生物物理实验方法研究了FDA批准抗癌药物激酶抑制剂Sunitinib及类似物调控RNase L活性的结构基础。RNase L含有三个结构域，分别是N-末端的锚蛋白重复结构域、假性激酶结构域和C-末端的核糖核酸酶结构域。本研究获得Sunitinib及衍生物与RNase L的共晶结构，解析小分子与RNase L的ATP结合口袋相互作用机理，然后通过分子动力学模拟与动态光散射实验揭示Sunitinib破坏RNase L活性二聚体构象达到抑制RNase L的机制。靶向RNase L假性激酶结构域中的ATP结合口袋，通过异构效应调节其核糖核酸酶活性是一种开发RNase L抑制剂的有效策略。更进一步地，这种异构效应的抑制方式可能可以作为开发针对许多其他假激酶/激酶偶联酶的调节剂的筛选方法（图3）。该研究成果于2020年9月发表在Biochemical Journal杂志上。该研究由黄昊老师指导完成，黄昊课题组汤金乐博士，深圳湾实验室王英杰副研究员和上海同步光源周欢博士为共同第一作者。 论文链接：https://doi.org/10.1042/BCJ20200260

图3. Sunitinib及其衍生物与RNase L的共晶结构。

以上工作得到了国家自然科学基金委、深圳市科技创新委员会、深圳市孔雀计划、美国NIH和加拿大CIHR基金的支持。