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STTT丨刘良院士联合陈香美院士团队发现天然产物鸦胆子素A靶向NR4A1发挥肾保护作用的关键机制

STTT丨刘良院士联合陈香美院士团队发现天然产物鸦胆子素A靶向NR4A1发挥肾保护作用的关键机制

【概要描述】天然产物鸦胆子素A靶向结合并稳定孤儿受体NR4A1,抑制NF-κB驱动的炎症,从而发挥肾保护作用。为MsPGN新疗法的开发提供了理论基础和实验证据。

STTT丨刘良院士联合陈香美院士团队发现天然产物鸦胆子素A靶向NR4A1发挥肾保护作用的关键机制

【概要描述】天然产物鸦胆子素A靶向结合并稳定孤儿受体NR4A1,抑制NF-κB驱动的炎症,从而发挥肾保护作用。为MsPGN新疗法的开发提供了理论基础和实验证据。

  • 分类:华盈视角
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  • 发布时间:2025-12-08 16:05
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系膜增生性肾小球肾炎(MsPGN)是原发性肾小球肾炎的主要病理亚型,作为其最常见的形式,IgA肾病(IgAN)的主要特征是区域免疫损伤。病理学研究表明,MsPGN的核心特征是系膜细胞(MCs)的病理性增资和细胞外基质(ECM)的异常沉积。核受体4A1(NR4A1)是一个重要的核受体超家族成员,但其作为“孤儿受体”,尚未发现其高亲和力靶向结合的内源性配体。近期的研究表明NR4A1作为炎症和增殖的双重调节因子,在MsPGN相关病理生理中具有重要意义。然而,其在MsPGN相关炎症和系膜细胞(MCs)增殖中的作用尚不清楚。

鸦胆子素A(Bruceine A,BA)是一种来源于鸦胆子的天然化合物,具有与MsPGN致病因子一致的生物活性。除了其在糖尿病肾病中的抗炎作用外,BA还具有独特的抗病毒特性和双重抗肿瘤作用。然而,其调节MCs炎症和增殖的作用及机制尚未阐明。

2025年12月5日,广州中医药大学第二附属医院潘胡丹、刘良院士团队联合中国人民解放军总医院(301医院)陈香美院士在《Signal Transduction and Targeted Therapy》(IF=52.7)发表了题为“Bruceine A protects nuclear receptor 4A1 from ubiquitin-degradation to alleviate mesangial proliferative glomerulonephritis”的研究论文。研究通过药效功能实验及药靶筛选验证等结果发现:BA能够与NR4A1D481/Q568残基结合,在体外和体内均表现出依赖NR4A1的抗炎和抗增殖作用。BANR4A1的配体结合域结合,并在空间上进一步阻断K558位点的K48连接的多聚泛素化,从而稳定NR4A1蛋白水平。这种稳定作用使得NR4A1能够自动激活其自身启动子,增强对核因子κB信号磷酸化的转录抑制,最终减弱炎症级联反应和系膜增殖,从而发挥肾脏保护。

|   01、NR4A1表达上调能够减缓MsPGN疾病进展

研究者基于IgAN患者与健康对照者的GEO临床数据以及抗Thy1肾炎大鼠模型的转录组数据,分析发现核受体4A1(NR4A1)在IgAN肾脏组织中显著下调(图1A-B)。功能性实验结果表明,NR4A1的缺失增强了MCs增殖,同时提高了炎症调节信号与细胞增殖反应;而过表达NR4A1则能够抑制MCs增殖与炎症和增殖相关基因的mRNA水平(图1C-E)。以上结果表明,上调NR4A1的表达能够通过抑制系膜炎症和增殖,减缓MsPGN病理进程。

图1  NR4A1表达上调能够减缓MsPGN疾病进展

|   02、天然产物鸦胆子素A与NR4A1直接结合

鉴于NR4A1的关键影响,研究者依据中医药数据库(TCM)与相关文献筛选了20 多种具有潜在肾保护功能的化合物,针对NR4A1已知激活剂的结合位点逐一进行分子对接。结果显示BA与NR4A1具有较强的亲和作用(图2A)。进一步,研究者还通过CETSA/DARTS+WB验证了BA能够在细胞内剂量依赖性地增强NR4A1的酶解稳定性与热稳定性(图2B-C)。此外,20K人类蛋白组芯片结果显示,BA与NR4A1之间具有潜在的直接相互作用(图2D),体外动力学实验SPR、MST和BLI实验结果也证实了BA与NR4A1的D481/Q568残基的直接结合(图2E-F)。

图2  天然产物鸦胆子素A与NR4A1直接结合

|   03、BA靶向并稳定NR4A1,抑制下游NF-κB信号,发挥肾保护作用

随后,研究者评估了BA的体内外药理活性。结果发现,BA能够通过将细胞周期阻滞在G0/G1期、减少S期细胞比例并下调IL-6、CCL2、NF-κB等炎症/增殖相关因子而抑制MCs增殖(图3A-B)。此外,BA正是通过NR4A1/NF-κB轴而发挥抗炎、抗增殖的肾脏保护作用(图3C-E)。进一步的验证实验表明,BA能够与NR4A1激动剂竞争结合NR4A1,证明其具有更优的结合与药效功能(图3F-G)。

图3  BA靶向并稳定NR4A1,抑制下游NF-κB发挥肾保护作用

|   04、BA靶向NR4A1发挥作用的分子机制探究与验证

最后,研究者通过基因敲除模型大鼠证实了BA发挥作用的靶点依赖性,即BA是通过NR4A1来抑制NF-κB通路从而发挥功效(图4A-B)。此外,研究者还阐明了BA靶向稳定NR4A1的分子机制:BA特异性抑制了NR4A1的泛素-蛋白酶体依赖性降解,位点突变及双荧光素酶报告基因实验证实,其泛素化抑制位点是K558残基(图4C-E)。以上结果表明,BA通过与NR4A1的LBD结构域结合,在空间上阻断了K558位点发生K48连接的多聚泛素化,从而稳定了NR4A1蛋白水平。这种稳定作用使NR4A1能够自我激活其启动子,增强对NF-κB的转录抑制,最终减轻炎症级联反应和系膜增殖,实现肾脏保护。

图4  BA靶向NR4A1发挥作用的分子机制探究与验证

|   总结与讨论

本研究证实,天然产物BA靶向结合NR4A1的D481/Q568残基,进而阻断NR4A1泛素化并发挥稳定作用,抑制NF-κB驱动的炎症,从而发挥肾保护作用。为MsPGN新疗法的开发提供了新的思路和候选药物。

研究中的关键技术(达吉特均可提供)

l 以靶筛药

本研究中针对已知活性的靶点,通过基于计算机模拟的分子对接筛选到了候选药物。然而此筛选方式虽能高效缩小候选化合物范围,但验证准确率普遍偏低(仅5%左右)。因此,单纯依赖虚拟筛选或分子对接的方式难以确认真实靶向的活性分子。针对此类以靶寻药的实验需求,达吉特建立了两套实用策略,能够帮助广大科研人员筛选出与目标靶点真实结合的小分子药物。

策略1:实体筛选,针对候选分子直接与靶点蛋白进行HSPR筛选实验,依据实验数据发现结合药物。

策略2:虚拟筛选+实体筛选,通过虚筛缩小候选分子范围,随后开展实体筛选,确定真实靶向关键蛋白的小分子药物。

l 20K人类蛋白组芯片

本研究在证实BA与NR4A1互作结合过程中,采用了20K人类蛋白组芯片技术。然而因其具备超两万种的人类全长蛋白质,同时依据其检测原理,更适用于小分子化合物的高通量靶点筛选。达吉特推出的20K人类蛋白组芯片能够发现与小分子结合的直接蛋白靶点,还能解决传统筛靶技术中由于蛋白丰度低或药物瞬时结合等难以捕捉的特殊互作现象。

达吉特20K芯片筛靶近期客户文献:

[1].Malate initiates a proton-sensing pathway essential for pH regulation of inflammation. Signal Transduct Target Ther. 2024;9(1):367. Published 2024 Dec 30. (陆军军医大学附属第一医院)IF=52.7

[2].Gut microbial-derived N-acetylmuramic acid alleviates colorectal cancer via the AKT1 pathway. Gut. Published 2025 Feb 27.(南方医科大学珠江医院)IF=23.1

[3].Saikosaponin b1 Attenuates Liver Fibrosis by Blocking STAT3/Gli1 Interaction and Inducing Gli1 Degradation. Exploration. 2766-8509. Published 2025 Feb 25.(浙江中医药大学)IF=22.5

[4].High-content screening identifies ganoderic acid A as a senotherapeutic to prevent cellular senescence and extend healthspan in preclinical models. Nat Commun. 2025;16(1):2878. Published 2025 Mar 24.(华中科技大学同济医学院)IF=14.7

[5].Emodin Alleviates Sepsis-Induced Multiorgan Damage by Inhibiting NETosis through Targeting Neutrophils BCL-10. Adv Sci (Weinh). Published 2025 Aug 8. (首都医科大学附属北京中医医院)IF=14.3

[6].Isoquercitrin Alleviates Diabetic Nephropathy by Inhibiting STAT3 Phosphorylation and Dimerization. Adv Sci (Weinh). 2025 Apr 4:e2414587. Published 2025 Apr 4. (中国人民解放军总医院)IF=14.3

[7].Artesunate alleviates Parkinson's disease by targeting astrocyte MT2A to attenuate dopamine neuronal cuproptosis. Pharmacol Res. Published 2025 Aug 5. (遵义医科大学)IF=10.5

[8].Gut commensal metabolite rhamnose promotes macrophages phagocytosis by activating SLC12A4 and protects against sepsis in mice. Acta Pharm Sin B. 2024;14(7):3068-3085. Published 2024 Mar 22.(南方医科大学)IF=14.7

l 表面等离子共振SPR

本研究采用了SPR等分子动力学技术分析验证BA与NR4A1的直接互作。SPR技术能够实时、原位、动态地检测生物分子间的互作过程,适用于多种类型的生物样本。通过检测SPR共振角的动态变化,结合数据分析便可获得分析物的稳态与平衡常数、结合速率常数和解离速率常数等关键参数,现已成为检测分子互作的“金标准技术”。

达吉特SPR技术近期客户文献:

[1].Acyl-CoA synthetase long-chain family member 4 (ACSL4)-targeting fluorescent probes for precision intraoperative visualization of hepatocellular carcinoma. J Control Release. 2025 Sep 3:114161. Published 2025 Sep 3.(复旦大学附属中山医院)IF=11.5

[2].Isoquercitrin Alleviates Diabetic Nephropathy by Inhibiting STAT3 Phosphorylation and Dimerization. Adv Sci. Published 2025 Apr 4:e2414587.(中国人民解放军总医院)IF=14.3

[3].Gut microbial-derived N-acetylmuramic acid alleviates colorectal cancer via the AKT1 pathway. Gut. Published 2025 Feb 27.(南方医科大学)IF=23.1

[4].Targeting circ-0034880-enriched tumor extracellular vesicles to impede SPP1highCD206+ pro-tumor macrophages mediated pre-metastatic niche formation in colorectal cancer liver metastasis. Mol Cancer. 2024;23(1):168. Published 2024 Aug 20.(上海中医药大学附属曙光医院)IF=27.7

[5].Targeting N4-acetylcytidine suppresses hepatocellular carcinoma progression by repressing eEF2-mediated HMGB2 mRNA translation. Cancer Commun (Lond). 2024;44(9):1018-1041. Published 2024 Jul 19. (华中科技大学同济医学院附属同济医院)IF=24.9

[6].Disrupting CCDC137-mediated LZTS2 and β-TrCP interaction in the nucleus inhibits hepatocellular carcinoma development via β-catenin and AKT. Cell Death Differ.  Published 2024 June 25.(华中科技大学)IF=13.7

[7].Gut commensal metabolite rhamnose promotes macrophages phagocytosis by activating SLC12A4 and protects against sepsis in mice. Acta Pharm Sin B. 2024;14(7):3068-3085. Published 2024 Mar 22.(南方医科大学)IF=14.7

[8].Kisspeptin-10 binding to Gpr54 in osteoclasts prevents bone loss by activating Dusp18-mediated dephosphorylation of Src. Nat Commun. 2024;15(1):1300. Published 2024 Feb 12.(上海理工大学)IF=14.7

达吉特针对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/复方的有效成分高标准鉴定

2)空间药物分布与空间药代动力学

3)小分子化合物批量标记(生物素/炔基/荧光)

4)小分子钓靶(标记法):20K人类蛋白组芯片/ ABPP

5)小分子钓靶(非标记法):DARTS /Lip-MS/ CETSA

6)膜蛋白靶点筛选技术:SPIDER / MPA/GPCR膜蛋白芯片

7)药物调控通路筛选:磷酸化抗体芯片/磷酸化蛋白组

8)SPR表面等离子共振(分子动力学)

9)药-靶结合位点分析(高分辨质谱/分子对接)

10)PET-CT与药物分布小动物活体成像

11)虚拟筛选、天然产物化合物库筛选、FDA化合物库筛

|   相关文献

Hu H, Li R, He K, et al.Bruceine A protects nuclear receptor 4A1 from ubiquitin-degradation to alleviate mesangial proliferative glomerulonephritis. Signal Transduct Target Ther. 2025;10(1):397. Published 2025 Dec 5. doi:10.1038/s41392-025-02495-2

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