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Science Bulletin(IF=18.9):中药小分子地黄苷的直接靶蛋白及其促进造血的分子机制

Science Bulletin(IF=18.9):中药小分子地黄苷的直接靶蛋白及其促进造血的分子机制

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号

【概要描述】中草药来源的天然化合物发挥疗效的靶点和机制的经典案例

Science Bulletin(IF=18.9):中药小分子地黄苷的直接靶蛋白及其促进造血的分子机制

【概要描述】中草药来源的天然化合物发挥疗效的靶点和机制的经典案例

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号
  • 发布时间:2023-08-10 14:57
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传统化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)一直是临床上最常用的化疗药物之一。由于其细胞杀伤特异性较低,给药后常出现明显的不良反应,其中骨髓毒性最为显著。长久以来中医药在改善化疗期间的骨髓抑制方面的临床意义与价值不可忽视。近年来,随着对中药处方药理作用的进一步深入研究,已发现中草药来源的天然化合物地黄苷(Martynoside,MAR)具有促进造血的功能,且不会干扰5-FU体内抗肿瘤活性,因此具有潜在临床应用前景,但是MAR发挥疗效的靶点和机制尚不清楚,影响其进一步合理的研发及临床应用。

2023年8月,西湖大学孙仁教授及浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所杜雨棽研究员团队在Science Bulletin(IF=18.9)发表题为“Martynoside rescues 5-fluorouracil-impaired ribosome biogenesis by stabilizing RPL27A”的封面文章,揭示了MAR通过结合和稳定RPL27A缓解5-FU抑制的核糖体生物合成,从而缓解5-FU造成的骨髓损伤。

|   01、确定地黄苷直接靶蛋白

药物靶标的确定对于药理作用机制的研究,以及开发具有更高疗效和更少毒副作用的新一代药物至关重要。该研究通过应用md-LED技术平台(整合人类外显子文库,mRNA展示技术和高通量测序技术),分析了MAR-人蛋白质组相互作用,并将ribosomal protein L27a (RPL27A)鉴定为MAR的关键结合靶蛋白(图1A、B)。进一步通过Pulldown(图1C、D)、ITC技术(图1E)进行了验证。随后通过分子对接确定了结合能力及结合位点(图1F),并将位点进行突变后开展Pulldown和ITC来验证结合位点(图1G、H)。结果表明,MAR以16.6 µmol/L的解离常数结合RPL27A第4和5外显子编码区,其中R87及K116氨基酸是介导结合的关键氨基酸位点。

图1 确定地黄苷直接靶蛋白

|   02、地黄苷通过靶蛋白发挥作用

核糖体蛋白通过稳定新生前体rRNA的二级结构,确保精准的rRNA切割和核糖体亚基组装,在核糖体生物合成中发挥不可或缺的作用。此外,核糖体生物合成是调节造血干细胞自我更新和分化的关键途径,5-FU治疗会显著抑制骨髓细胞核糖体生物合成进程并引起血液毒性。研究人员发现MAR能够逆转5-FU诱导的RPL27A蛋白水平的降低,但是对mRNA表达无影响(图2A、B),进一步发现MAR-RPL27A相互作用直接抑制了5-FU诱导的92和94位赖氨酸介导的RPL27A泛素化降解(图2C、D),从而提高RPL27A蛋白稳定性及其蛋白丰度。接着通过整合蛋白质组学、转录组学分析发现MAR通过降低核糖体相关蛋白泛素化水平恢复5-FU处理的细胞的成熟rRNA及核糖体蛋白丰度(图2E),并通过系列细胞实验证明MAR重塑5-FU损伤的核糖体丰度和功能(图2F)。

图2 地黄苷通过靶蛋白发挥作用

|   总结与讨论

中药小分子已经被报道都多种多样的作用,但其发挥疗效的靶点和机制尚不清楚,影响其进一步合理的研发及临床应用。该研究基于已有的一些报道,如传统中草药地黄的活性成分地黄苷具有促进造血的功能,且不会干扰5-FU体内抗肿瘤活性,开展深入的靶点和机制研究,揭示了地黄苷通过结合和稳定RPL27A缓解5-FU抑制的核糖体生物合成,从而缓解5-FU造成的骨髓损伤,对地黄苷的作用机理进行了深入的阐释,是中医药现代化研究的经典案例之一。文章的一个要点在于阐明了地黄苷的的直接蛋白靶点,为其他中药小分子化合物蛋白靶点及其分子机制研究提供一定的借鉴意义。

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|   相关文献

[1] Hong M, Du Y, Chen D, et al. Martynoside rescues 5-fluorouracil-impaired ribosome biogenesis by stabilizing RPL27A. Sci Bull (Beijing). 2023 Jul 15:S2095-9273(23)00453-X.

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