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Nat Metab(IF=19.865):同济大学王飞龙团队利用20K蛋白质组芯片技术揭示巨噬细胞极性经典抑制剂的脱靶效应

Nat Metab(IF=19.865):同济大学王飞龙团队利用20K蛋白质组芯片技术揭示巨噬细胞极性经典抑制剂的脱靶效应

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号

【概要描述】利用20K人类蛋白质组芯片确定经典MPC抑制剂UK5099的其他直接靶蛋白,解释UK5099的脱靶效应。

Nat Metab(IF=19.865):同济大学王飞龙团队利用20K蛋白质组芯片技术揭示巨噬细胞极性经典抑制剂的脱靶效应

【概要描述】利用20K人类蛋白质组芯片确定经典MPC抑制剂UK5099的其他直接靶蛋白,解释UK5099的脱靶效应。

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号
  • 发布时间:2023-06-21 16:39
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迅速增加的有氧糖酵解是经典激活巨噬细胞(M1型)最显著的代谢特征之一,之前的多项研究使用线粒体丙酮酸转运体(MPC)抑制剂UK5099阻断糖酵解代谢产物丙酮酸进入线粒体后,M1型巨噬细胞多种促炎细胞因子的水平显著降低,因此这些研究认为糖酵解生成丙酮酸并进入线粒体的代谢通路对于M1型巨噬细胞的激活至关重要。值得注意的是,这些结论是基于UK5099作为MPC抑制剂建立的。

近日,达吉特合作伙伴上海市东方医院(同济大学附属东方医院)呼吸与危重症医学科王飞龙课题组在 Nature Metabolism(IF=19.865)发表了题为“Mitochondrial pyruvate carrier-mediated metabolism is dispensable for the classical activation of macrophages”的研究文章,推翻了以往的观点。该研究发现MPC介导的代谢通路对于M1型巨噬细胞激活并无显著影响,而数十年来被代谢领域广泛使用的MPC抑制剂UK5099存在脱靶效应。

|   01、UK5099 独立于MPC抑制巨噬细胞激活

研究团队首先评估了不同浓度的UK5099对于LPS诱导的巨噬细胞促炎因子生成水平以及MPC活性的影响,发现UK5099在2-5μM即达到对MPC的最大抑制能力,能够有效地减少葡萄糖衍生的丙酮酸向线粒体的运输,但是其在25μM及以上才能够显著抑制促炎细胞因子的生成(图1A)。进一步研究发现,高浓度UK5099显著抑制了巨噬细胞氧化磷酸化水平以及膜电位,但低浓度UK5099并无上述效应(图1B)。因此,研究团队推测,UK5099的抗炎作用可能独立于其对于MPC的抑制效应。进而研究构建了骨髓细胞特异性敲除Mpc1的小鼠(Mpc1ΔLysM),发现敲除Mpc1阻断了葡萄糖和丙酮酸进入三羧酸循环,并不影响M1型巨噬细胞的代谢重编程平,亦不影响促炎细胞因子的转录和表达。高浓度UK5099不仅在对照组巨噬细胞上(Mpc1fl/fl)抑制了多种促炎细胞因子的生成,在缺乏MPC表达的巨噬细胞(Mpc1ΔLysM)上同样观察到此现象(图1C)。此外,高浓度UK5099在Mpc1fl/fl和Mpc1ΔLysM巨噬细胞上均显著抑制了氧化磷酸化水平(图1D)。RNA-seq分析结果也显示,UK5099改变的基因表达模式在Mpc1fl/fl和Mpc1ΔLysM 巨噬细胞之间是相似的(图1E)。上述结果表明MPC介导的代谢通路并不影响M1型巨噬细胞激活,且UK5099存在着脱靶效应。

图1 UK5099 独立于MPC抑制巨噬细胞激活

|   02、UK5099直接结合氧化还原酶活性相关蛋白

为了探索UK5099除MPC之外的潜在靶标,研究人员使用20K蛋白质组芯片(达吉特为该研究提供了20K芯片技术服务)确定其直接靶蛋白,该芯片靶向> 21000种人类蛋白质,覆盖约81%的人类蛋白质组。从该芯片中鉴定出总共156个候选UK5099结合蛋白。GO分析显示这些蛋白与NAD/NADP代谢和氧化还原酶活性相关(图2A),这与UK5099对细胞呼吸的抑制作用一致,也与前面的RNA-seq数据的GSEA分析结果一致,表明UK5099处理与Mpc1fl/fl和Mpc1ΔLysM BMDM中的氧化还原酶活性呈正相关(图2B)。这些数据表明UK5099通过直接结合相关蛋白来改变氧化还原酶活性。

图2 UK5099直接结合氧化还原酶活性相关蛋白

|   总结与讨论

研究挑战了之前关于MPC介导的代谢通路促进经典激活巨噬细胞功能的观点,发现MCP介导的代谢途径不是巨噬细胞经典激活途径所必需,并揭示了UK5099这一广泛使用的MPC抑制剂存在脱靶效应,UK5099是通过抑制MPC以外的靶点来抑制M1巨噬细胞的炎症反应。这里研究人员为了探索UK5099除MPC之外的潜在靶标,采用20K蛋白质组芯片技术,鉴定出156个候选 UK5099结合蛋白,GO分析显示这些靶蛋白很多与NAD/NADP代谢和氧化还原酶活性相关,解释了UK5099不依赖于MPC调控巨噬细胞代谢进而抑制巨噬细胞活化的作用。

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|   相关文献

Ran L, Zhang S, Wang G, et al. Mitochondrial pyruvate carrier-mediated metabolism is dispensable for the classical activation of macrophages. Nat Metab. 2023 May;5(5):804-820.

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