张抒扬课题组在《Nature》合作揭示多个促甲状腺激素受体相关结构

2022年8月8日，北京协和医院、清华大学医学院兼职教授张抒扬课题组联合中国科学院上海药物研究徐华强课题组以及临港实验室蒋轶课题组以“Hormone- and antibody-mediated activation of the thyrotropin receptor” （激素和抗体介导的促甲状腺素受体激活机制的研究）为题，在国际顶级学术杂志《Nature》（《自然》）在线发表研究论著。首次解析了全长促甲状腺激素受体(TSHR）分别处于促甲状腺激素(TSH)与人源激活型抗体M22结合的激活状态结构以及人源抑制型抗体K1-70结合下的抑制态结构。该项工作首次揭示了TSH与TSHR相互作用的细节模式，阐明了决定TSH和TSHR特异性识别的关键氨基酸残基，并揭示了TSH激活TSHR的分子机制，揭示了抗体激活或抑制受体从而引发GD和Hashimoto’s disease的分子机制，并进一步揭示了小分子别构激动剂ML-109与受体TSHR相互作用细节模式，为临床开发用于治疗甲状腺相关疾病的抗体或小分子药物提供了结构依据。

TSH是垂体前叶促甲状腺细胞产生的糖蛋白激素，通过调节甲状腺的内分泌功能从而影响机体的新陈代谢。TSH是诊断甲状腺相关常见疾病如甲状腺功能亢进症、甲状腺功能减低症和甲状腺癌的一线筛查指标，同时也是包括了McCune-Albright 综合征、垂体促甲状腺激素腺瘤以及原发性先天性甲状腺功能减退症在内的多种重大罕见病的重要靶标和关键分子。

合作团队揭示了多个与TSHR相关的结构，包括内源性激素TSH和小分子激动剂ML-109与TSHR的结构，揭示了激素和变构激动剂诱导受体活化的机制，同时报道了TSHR与激活抗体M22和阻断抗体K1-70结合的结构，揭示了TSHR如何被自身抗体上调或下调的结构基础，从而为进一步开发针对该靶点的药物提供了结构基础和理论依据。

图1、TSH、M22以及K1-70与TSHR和Gs蛋白的复合物结构比较（来自本篇文章https://www.nature.com/articles/s41586-022-05173-3，Published: 08 August 2022）

中科院上海药物所段佳博士、徐沛雨博士（现为麻省理工学院的博士后），清华大学医学院博士生栾晓东（北京协和医院联合培养）为共同第一作者，北京协和医院金晔副研究员为共同作者，中科院上海药物所徐华强研究员、临港实验室蒋轶研究员与北京协和医院、清华大学医学院兼职教授张抒扬教授为共同通讯作者，文章得到了上海药物所蒋华良院士的大力支持。本研究得到了重大科技专项、中国医学科学院创新工程、清华-北大生命联合中心等项目和单位的经费支持。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05173-3