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MedComm:首都医科大学揭示咖啡酸直接阻断GSDMD激活抑制巨噬细胞焦亡

MedComm:首都医科大学揭示咖啡酸直接阻断GSDMD激活抑制巨噬细胞焦亡

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号

【概要描述】天然产物具有高度丰富的结构多样性和生物活性多样性,是药物开发的重要来源。

MedComm:首都医科大学揭示咖啡酸直接阻断GSDMD激活抑制巨噬细胞焦亡

【概要描述】天然产物具有高度丰富的结构多样性和生物活性多样性,是药物开发的重要来源。

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号
  • 发布时间:2023-07-20 13:44
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细胞焦亡(Pyroptosis)是主要依赖GSDMD蛋白引发的新型细胞程序性死亡,是机体免疫系统对抗病原菌入侵的主要手段之一。然而,过度的焦亡会导致病理反应,包括异常凝血、动脉粥样硬化等。因此,有必要研究有效的策略来抑制不受控制的细胞焦亡。尽管已有一些抑制剂如双硫仑(DSF)和富马酸二甲酯(DMF)被报道限制GSDMD加工来抑制细胞焦亡,但其临床使用仍因其肝毒性或研究不足而受到阻碍。最近,人们越来越多地致力于天然化合物的抗焦亡作用,因为它们的可用性和相对安全性。咖啡酸(CA)和阿魏酸(FA)存在于所有水果和蔬菜中,是众所周知的抗氧化剂和抗炎酚酸,其化学结构相似。然而它们在细胞焦亡中的作用却鲜为人知。

2023年6月,达吉特合作伙伴首都医科大学附属北京中医院院长刘清泉教授课题组在国产新刊MedComm(今年获得了首个影响因子9.9)上发表题为“Caffeic acid, but not ferulic acid, inhibits macrophage pyroptosis by directly blocking gasdermin D activation”的文章,揭示咖啡酸(而非阿魏酸)通过直接阻断Gasdermin D激活来抑制巨噬细胞焦亡。

|   01、咖啡酸(而非阿魏酸)抑制细胞焦亡

研究首先通过细胞实验发现咖啡酸能够剂量依赖性抑制由尼日利亚菌素(Nigericin)诱导的经典经典焦亡,以及阻断由脂多糖(LPS)介导的非典型细胞焦亡(图1A),而与咖啡酸化学结构相似的阿魏酸却没有抗焦亡作用,进一步动物实验也发现CA(而非 FA)可缓解 LPS 诱导的小鼠败血症,提高脓毒症小鼠的存活率(图1B),且CA 的抗焦亡作用与其对细胞脂质过氧化、线粒体功能或焦亡相关基因转录的调节无关(图1C)。

 

图1 咖啡酸(而非阿魏酸)抑制细胞焦亡

|   02、咖啡酸(而非阿魏酸)直接与GSDMD结合来抑制细胞焦亡

研究评估了咖啡酸对促炎性半胱天冬酶和GSDMD激活的影响,发现咖啡酸不影响焦亡过程中caspase-1和caspase-11剪切,但显著减少N-GSDMD(GSDMD的活性N端片段)的形成(图2A),表明咖啡酸通过阻断GSDMD活化来抑制巨噬细胞焦亡。为了弄清楚咖啡酸与GSDMD的相互作用,研究通过分子对接发现咖啡酸与位于或靠近α1螺旋和β1-β2环的ASP22、LYS52、TYR55和ARG54残基形成氢键与GSDMD结合(图2B),通过Pulldown实验证实咖啡酸和与GSDMD和N-GSDMD的结合(图2C)。最后实验发现咖啡酸与其他GSDMD 抑制剂DSF和DMF一样可阻断GSDMD激活抑制巨噬细胞焦亡(图2D)。

图2 咖啡酸(而非阿魏酸)直接与GSDMD结合来抑制细胞焦亡

总之,研究表明CA 通过直接与GSDMD结合来抑制细胞焦亡,是抑制细胞焦亡相关疾病的潜在候选抑制剂。

图3 咖啡酸作用机制模式图

天然产物是药物发现的宝贵资源,挖掘他们在不同疾病中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、开展结构优化和进一步研发至关重要。

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;

2)血清/组织药代动力学分析

3)小分子化合物生物素批量标记

4) 小分子靶点筛选:20K芯片,DARTS/Pull down+质谱

5)药物调控信号通路筛选:磷酸化抗体芯片,蛋白质组学

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)

8)天然产物化合物库与功能化合物筛选服务

|   相关文献

Liu M, Liu D, Yu C, et al. Caffeic acid, but not ferulic acid, inhibits macrophage pyroptosis by directly blocking gasdermin D activation. MedComm (2020). 2023 Apr 20;4(3):e255.

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