药物不良反应普遍存在于各种药物的使用过程中,对患者的生命健康造成了严重的威胁,也阻碍了多种药物推广。药物过敏即属于一种药物不良反应。全基因组关联性研究(GWAS)发现多种严重的小分子药物过敏反应与病人体内所携带的人类白细胞抗原(HLA)亚型有高度关联性,且这类疾病的临床症状严重程度和致死率都显著高于其他类型的药物不良反应。研究者们将这一类HLA关联性药物过敏称为药物超敏综合征。在药物超敏综合征中,相关的药物小分子会介入HLA与T细胞受体的抗原呈递和识别过程。由此细胞毒性T细胞被激活并攻击人体自身的正常细胞,进而导致药物超敏综合征的症状。卡马西平是一种用于治疗癫痫和神经性疼痛疾病的处方药,因其疗效显著且价格低而受到广泛使用。由这种药物引发的过敏症状包括有中毒性表皮坏死松解症(TEN)和史蒂文斯-约翰逊综合征(SJS),病情恶化时会导致死亡。研究者发现,在亚洲地区的汉族人群、泰国人群和印度人群中,卡马西平药物超敏综合征的发病与病人体内携带的HLA-B*15:02基因型高度关联。且体外实验表明,在卡马西平存在的条件下,表达HLA-B*15:02的抗原呈递细胞会被特异性的杀伤性T细胞裂解。本项目的研究目的即从原子水平层面分析卡马西平药物小分子具体的介导HLA的抗原呈递和被T细胞识别的过程,分析具体的分子机制和结构特征。我们通过分子克隆获取了这一 HLA蛋白的基因片段并构建了该片段的原核表达载体。然后用E.coli原核表达体系进行蛋白表达。随后通过离子交换柱层析、亲和层析以及分子筛等多种纯化手段对目的蛋白进行纯化,获取了高纯度(纯度>95%)、性状均一且具有生理活性的HLA-多肽蛋白复合物。通过高通量晶体筛选并对筛选出的条件继续进行优化,最终获得了性状良好的蛋白晶体。将筛选出的晶体送至上海同步辐射光源收集其衍射数据。对晶体衍射数据进行处理分析,最终解析出了 HLA-多肽复合物的结构。我们将继续通过生化实验手段和结构生物学研究方法对HLA-多肽-卡马西平三元复合物的结构进行解析,并将其与已获取的二元复合物的结构进行比对分析。这将能直接从原子分辨率水平上回答卡马西平药物小分子导致药物过敏的机制,并对其他药物过敏研究有着很大的指导意义。这一系列具备精确三维原子坐标的卡马西平和HLA复合物结构将能提供新型的药物靶点,并能精确指导药物设计,拥有巨大的理论和应用价值。