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Theranostics(IF=12.4):北大药学院曾克武&屠鹏飞团队发现抗疟疾药物蒿甲醚改善脂代谢的直接靶点

Theranostics(IF=12.4):北大药学院曾克武&屠鹏飞团队发现抗疟疾药物蒿甲醚改善脂代谢的直接靶点

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小王
  • 来源:达吉特公众号

【概要描述】蒿甲醚改善脂代谢的直接靶点

Theranostics(IF=12.4):北大药学院曾克武&屠鹏飞团队发现抗疟疾药物蒿甲醚改善脂代谢的直接靶点

【概要描述】蒿甲醚改善脂代谢的直接靶点

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小王
  • 来源:达吉特公众号
  • 发布时间:2024-03-06 12:19
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目前用于预防和治疗肝脂代谢紊乱的策略主要围绕HMG-CoA还原酶、过氧化物酶增殖活性受体、原蛋白转换酶和脂肪酶展开。但仍需寻找新的靶点以克服转氨酶水平升高、横纹肌溶解、胃肠道症状和皮疹等潜在的不良反应。

大量研究表明抗疟疾药物青蒿素相关的化合物在各种生物学过程中具有显著的生物潜力,包括缓解肝纤维化、抑制肝炎和促进葡萄糖代谢。青蒿素衍生物蒿甲醚(ART)通过抑制下丘脑神经炎症改善肝脂代谢紊乱,而非直接作用于肝细胞。研究发现PKCδ在小胶质细胞中与血脂异常相关,可能成为治疗脂肪肝疾病的潜在靶点。

2024年1月,北大药学院曾克武教授和屠鹏飞教授团队在Theranostics(IF=12.4)发表题为“Palmitoylation of PKCδ by ZDHHC5 in hypothalamic microglia presents as a therapeutic target for fatty liver disease”的文章,发现ART通过特异性抑制高脂模型小鼠下丘脑中小胶质细胞的激活改善脂代谢。机制上ART通过直接靶向PKCδ,阻断锌指DHHC型棕榈酰转移酶5(ZDHHC5)的结合,抑制PKCδ的棕榈酰化修饰从而改善脂代谢紊乱。

|   01ART改善肝脂代谢紊乱

ART以剂量依赖的方式抑制HFD造模小鼠血清总胆固醇(TC)、总甘油三酯(TG)和非高密度脂蛋白胆固醇(Non-HDLC)水平 (图1A)。油红O染色显示ART明显逆转了HFD处理后肝脏中脂滴的积聚(图1B)。在用ART治疗后,HFD造模小鼠的下丘脑(PVN)区域促甲状腺激素释放激素(TRH)水平显著增加(图1C)。甲状腺功能抑制剂THI和肝脏特异性甲状腺激素受体Ash-Thrb基因的敲除均能明显逆转ART诱导的TC、TG和Non-HDLC的下降 (图1D和E)。ART可能通过调节甲状腺激素(TH)和甲状腺激素受体(THR)级联来调节肝脏的脂质代谢(图1F)。

图1 ART改善肝脂代谢紊乱

|   02、ART通过激活神经内分泌系统改善肝脂代谢紊乱

PVN区域的TRH神经元对甲状腺激素水平的中枢调节已被广泛认识,HFD小鼠下丘脑室旁核有Iba1的表达(小胶质细胞的标志),表明脂代谢紊乱加速了小胶质细胞介导的神经炎症。ART显著降低Iba1的表达并改善小胶质细胞的形态(图3A)。HFD组的下丘脑室旁核小胶质细胞炎症介质(TNF-α和IL-6)在ART治疗后明显减少(图2B-C)。经棕榈酸(PA)处理的小胶质细胞条件培养液(CM-PA)可降低神经元存活率和TRH的表达,而PA/ART共同处理的小胶质细胞衍生条件培养液(CM-ART)可显著增加神经元的存活率和TRH的表达(图2D-E)。

这些数据表明,小胶质细胞介导的神经炎症在ART保护的下丘脑室旁核TRH神经元中起着至关重要的作用。

图2 ART通过激活神经内分泌系统改善肝脂代谢紊乱

|   03、PKCδ是ART的直接靶点

作者使用TPP技术联合CMAP分析鉴定出了118个潜在的ART结合蛋白(图3A和B)。生物学功能注释揭示了三个主要的炎症相关蛋白,包括PKCδ, Serpinb1a 和Serpinb6。PKC在以前的报告中具有强的成药性,暗示ART可能作为一种潜在的PKC抑制剂。接下来,CETSA实验,pull down实验,和DARTS实验均证实了PKCδ是ART的直接靶点(图3C-E)。Pull down实验表明ART与独特的PKCδ的C1结构域特异相互作用(图3F和G)。

图3 PKCδ是ART的直接靶点

|   04、ART通过阻断PKCδ的棕榈酰化来抑制PKCδ的磷酸化

作者观察到PA处理显著增加了小胶质细胞中PKCδ的磷酸化,这一作用被ART逆转(图4A)。而蛋白质的棕榈酰化对磷酸化的调节起着至关重要的作用作者推测PKCδ的磷酸化可能通过其先前的棕榈酰化而受到潜在的调节。酰基-生物素交换分析证实ART逆转PA导致的小胶质细胞中PKCδ的棕榈酰化(图4B)。蛋白质棕榈酰化阻滞剂2BP处理显著逆转ART介导的对NO、TNF-α和IL-6释放的抑制(图4C-E),敲除ZDHHC5后,PA诱导的PKCδ棕榈酰化显著减弱。同时,ART介导的PKCδ磷酸化抑制也被Zdhhc5基因敲除显著阻断(图4F),Co-IP实验还表明,ART可以抑制PKCδ-ZDHHC5的相互作用(图4G)。

图4 ART通过阻断PKCδ的棕榈酰化来抑制PKCδ的磷酸化

|   总结与讨论

本文发现了蒿甲醚ART能特异性地抑制小胶质细胞激活并改善脂代谢,TPP鉴定出ART的潜在靶点PKCδ。通过CETSA,pull down和DARTS实验证实了PKCδ是ART的直接靶点。此外,研究人员还利用整体蛋白质组学分析鉴定出了ZDHHC5蛋白是下丘脑中最重要的棕榈酰基转移酶,并通过敲除ZDHHC5验证了其对PKCδ磷酸化和神经炎症信号通路的调控作用。

总的来说,下丘脑小胶质细胞PKCδ的棕榈酰化可能通过下丘脑-肝脏通讯调节外周脂肪代谢,作者的研究为脂肪肝疾病的治疗提供了一个有前景的靶点。

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|   相关文献

Wang YH, Chen X, Bai YZ, Gao P, Yang Z, Guo Q, Lu YY, Zheng J, Liu D, Yang J, Tu PF, Zeng KW. Palmitoylation of PKCδ by ZDHHC5 in hypothalamic microglia presents as a therapeutic target for fatty liver disease. Theranostics. 2024 Jan 1;14(3):988-1009. doi: 10.7150/thno.89602.

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