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中国中医科学院中药研究所发现辣椒素治疗脓毒症的作用靶点

中国中医科学院中药研究所发现辣椒素治疗脓毒症的作用靶点

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号

【概要描述】天然产物是药物发现的宝贵资源,如辣椒素、雷公藤红素、青蒿素、姜黄素等都是值得被进一步开发和挖掘的对象

中国中医科学院中药研究所发现辣椒素治疗脓毒症的作用靶点

【概要描述】天然产物是药物发现的宝贵资源,如辣椒素、雷公藤红素、青蒿素、姜黄素等都是值得被进一步开发和挖掘的对象

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号
  • 发布时间:2022-07-27 17:23
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脓毒症的核心原因是免疫调节功能障碍,其中巨噬细胞产生促炎细胞因子在其中起关键作用。有研究表明PKM2介导的有氧糖酵解促进巨噬细胞活化及其促炎细胞因子的产生。因此,靶向PKM2和有氧糖酵解相关酶可能是治疗脓毒症的新方法。

辣椒素(Capsicum)是辣椒(Capsicum annuum L)的主要活性化合物和辣味成分的主要决定因素,在日常生活中也被广泛用作调味品。已有研究发现辣椒素具有镇痛、抗肥胖、抗炎、止痒、抗癌、抗氧化和神经保护等多种生物学特性,且辣椒素被认为通过作用于辣椒素受体TRPV1通道改变下游途径引起一系列生物效应。

 

 

图1 辣椒及其活性组分辣椒素capsaicin的结构

2022年7月19日,中国中医科学院中医研究所王继刚研究员团队在Cell Chemical Biology(IF=9.039)上发表题为“Capsaicin ameliorates inflammation in a TRPV1-independent mechanism by inhibiting PKM2-LDHA-mediated Warburg effect in sepsis”的最新研究成果,发现辣椒素通过直接结合PKM2和LDHA并抑制PKM2-LDHA介导的Warburg效应,以不依赖TRPV的方式改善炎症反应,为辣椒素作为治疗脓毒症的新药提供理论依据。

 

 

|   辣椒素体内体外发挥抗炎效果

研究首先通过体外实验发现辣椒素能够抑制LPS诱导巨噬细胞炎症反应(图2A),体内实验发现辣椒素能够抑制炎症因子风暴(图2B),改善脓毒症诱导的小鼠多器官功能衰竭(图2C)。

 

图2 辣椒素体内/体外药效实验

 

 

|   辣椒素直接靶点的筛选及验证

随后研究合成了辣椒素探针(图3A),通过基于活性的蛋白质分析(ABPP,activity-based protein profifiling)+质谱的方法进行辣椒素直接结合靶点的筛选,发现PKM2、LDHA、COX-2可能是辣椒素的直接靶点(图3B、C),接着通过Pull down +WB(图3D)、表面等离子共振(SPR)(图3E)、CETSA(细胞热位移分析)+WB(图3F)进行了验证。

 

 

图3 辣椒素直接靶点的筛选与验证

 

|   辣椒素通过靶点PKM2发挥抗炎效果

进一步研究发现辣椒素通过抑制Warburg效应改善LPS诱导的炎症和脓毒症介导的肠道损伤(图4A、B),通过分子对接(图4D)、ABPP(图4C)、SPR等技术确定了辣椒素与PKM2的直接结合位点Cys424,最后研究发现沉默PKM2能够抑制Warburg效应,进而抑制炎症(图4E),而PKM2 Cys424位点突变后,辣椒素不能发挥作用(图4F)。

 

 

图4 辣椒素通过靶向PKM2 Cys424发挥抗炎效果

总之,研究使用ABPP、SPR和CETSA识别辣椒素的潜在靶标,发现辣椒素直接与PKM2和LDHA的半胱氨酸结合并抑制它们的活性并进一步抑制 Warburg效应,以不依赖TRPV的方式改善炎症反应,同时研究发现辣椒素直接与COX2结合发挥抗炎作用(图5)。

 

 

图5 研究思路及作用机制模式图

 

|   总结与讨论

天然产物是药物发现的宝贵资源,如雷公藤红素、青蒿素、辣椒素、姜黄素等都是值得被进一步开发和挖掘的对象,挖掘他们在不同疾病种的疗效并阐明其作用靶点和作用机制对扩大其临床适应症至关重要。如已有研究发现辣椒素还具有镇痛、抗肥胖、止痒、抗癌、抗氧化和神经保护等特性,发挥这些作用时,辣椒素的直接作用靶点和作用机制是怎样的?都是值得挖掘的点。

本案例采用ABPP的方法发现了辣椒素的三个直接作用靶点PKM2、LDHA、COX2,并揭示了辣椒素通过三个靶点发挥脓毒症治疗作用的机制,为辣椒素作为治疗脓毒症的新药提供理论依据。其中,阐明辣椒素直接作用靶点是其中至关重要的一步,这时候我们有多种筛选及验证方法可供选择,如20K芯片、DARTS、ABPP、CETSA、pulldown、SPR等,可根据自己的实际情况合理选择。

达吉特专注于药靶研究,可为您寻找药物靶点提供多种多样的专业的技术服务和解决方案,助您解决药物靶点-机理研究中的各种难题。

 

达吉特针对于中药及小分子药物研究,建立了一套完整的技术服务体系:

1)中药/复方的有效成分及代谢产物分离与鉴定;

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4) 小分子靶点筛选:20K芯片,DARTS,Pull down+质谱

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6)网络药理学与计算机分子对接

7)SPR表面等离子共振(分子动力学)

 

|   相关文献

Zhang Q, Luo P, Xia F, et al. Capsaicin ameliorates inflammation in a TRPV1-independent mechanism by inhibiting PKM2-LDHA-mediated Warburg effect in sepsis. Cell Chem Biol. 2022 Jul 15:S2451-9456(22)00243-4.

|   达吉特-为药寻靶

达吉特为上海华盈生物医药科技有限公司旗下品牌,坐落于上海张江高科技园区腹地,是专业开展小分子药物和抗体大分子药物靶点发现与鉴定技术的开发与服务的高科技企业。

达吉特中药复方/小分子药理研究平台的核心团队成员由上海中医药大学、上海交通大学医学院等知名中医药和系统生物学研究团队中的博士和博士后组成。达吉特建立了从中药/复方活性成分鉴定、天然化合物提取到小分子靶点发现与活性验证“一体化”技术体系。不仅能够为中药的深入研究提供了有力支撑,也为小分子药物设计研发、经典药物创新应用等一系列小分子药物研究提供了可靠的技术保障。

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