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乳酸的逆袭兄弟——衣康酸!一文带你了解衣康酸

发布时间:2025-01-07
自2020年Nature第三次宣传报道乳过酸掩盖,乳酸一个“消化吸收垃圾”一跃已成为“宝箱小分子结构”,也可以说“十二年窗下无人化问,一次成名之路皇途知”。殊莫叹,充当三羧酸反复(TCA)里边生成物的衣康酸(Itaconate,ITA)跟乳酸竟有差不多的际遇,从年后始的“另作我用”,到当今得知其至关重要的分子生物学学功能表,尤其是在免疫细胞干预论述域。这里,神评一并去流浪一并掌握看衣康酸的“前生”与“这辈子”。

01、衣康酸的发现了与转型

衣康酸的出现都可以产品追寻到19上个世纪30那个年代(图1)。年后始重点做为是一种核心的可挥发合成图片和化工环保制作原科被了解世界。1840年,国外专家Gustav Crasso认定了衣康酸是顺乌头酸热分解成表现的物品,兼具新布局顺乌头酸(aconitate)的英文翻译英文字步骤,将该物品排序为衣康酸(itaconate)。 衣康酸的经济发展成长经历了从刚开始的的行业软件应用到从新基本概念其海洋生物体学用途模块的转型。一直到近二十多年,科学历史学家们才找到衣康酸存有于母乳喂养小爬行动物巨噬组织细胞内,还有就是一种有着最最重要免疫检测系统调节功能用途模块的分解货物。2013-5年,Michelucci抓捕阐明了母乳喂养小爬行动物中衣康酸的海洋生物体合出路径。自那未来的日子里,大批钻研指出了衣康酸在免疫检测系统反映、分解和宫颈炎症之間关键点关键点的最最重要功能,钻研个热度持续不断上升时(图2)。

图1:衣康酸(ITA)理论研究时候表

(图源:Ye, Dan et al.,Trends Endocrinol Metab. 2024)

图2:PubMed衣康酸及衣康过酸突显文章数据汇总

02、衣康酸在有所差异病科学研究中的利用

做为TCA循环往复中的正中间基本条件代谢率物,衣康酸转换基本条件代谢率、天然免疫性系统和感柒间的之间用,为方法天然免疫性系统感柒性传染性传染病展示了重复使用方法政策性。Lampropoulou等头次证明材料动脉输注DMI可下降小鼠脑供血不足阶段的冠心病占地面,从始发表文章了好几篇论文怎么写,简报了在各类感柒性传染性传染病的两栖动物沙盘模式化中受到ITA或其生物学修饰语并衍生物的方法益处,涉及抗病性毒和大肠杆菌感柒,以减弱斑秃、尿毒症、纤维素化、小心肝移值、I/R影响、高脂肪症、骨骨节炎、运动神经退行性传染性传染病、败血症、癌证等(表1-2)。以下分析重视了立于ITA的矫治在不同的传染性传染病原型下可以缓解感柒和涉及疾病的大范围有潜力。虽然,近几天的分析表面,在小鼠沙盘模式化中,IRG1DNA的损坏调低了肺部肿瘤成长并促进了天然免疫性系统方法的攻效。便是,以下表明为在临床护理氛围中思考针对性ITA数据的方法政策性展示了这令心服口服的认识论基本条件。 (表源:Yang, Wenchang et al.,Cell Mol Biol Lett. 2023)

表1 衣康酸和衍生物物在其他常见疾病模式中的参与的制度

(表源:Yang, Wenchang et al.,Cell Mol Biol Lett. 2023)

表2 衣康酸还有在癌病中的帮助

03、衣康酸的生物体人工与分解代谢

衣康酸是TCA配置的中结果,由天然免疫力抗体回复基因遗传1(IRG1)简码的乌头酸脱羧酶(ACOD1)使顺乌头酸脱羧出现。母乳喂奶软体动物癌上皮细胞膜膜,主要是骨髓癌上皮细胞膜膜,出现ITA做为天然免疫力抗体发生反响的是一那部分,并回收利用它来调准细菌感染。在出现ITA的癌上皮细胞膜膜中,ITA拆解基础分泌可采用几步发生反响开展:一开始ITA被转化为衣康酰辅酶a,其次衣康酰辅酶a水合为柚子酰辅酶a,接下来柚子酰辅酶a裂解为乙酰辅酶a和甲苯酸,对应由虎珀酰辅酶a合出酶(SCS)、甲基戊烯二酰辅酶A水合酶(AUH)和柚子酸裂解酶β亚基样(CLYBL,也成为柚子酰辅酶a裂解酶)催化反应。虽然甲苯酸可打开各式各样基础分泌途经,涵盖TCA配置(图3),但尚不非常清楚ITA拆解基础分泌有没有利于细菌感染其间天然免疫力抗体癌上皮细胞膜膜的电量和怪物合出供给。

图3:衣康酸的代谢转化简答看起来像物和并衍生物

(图源:Ye, Dan et al.,Trends Endocrinol Metab. 2024) 在构造上,衣康酸有的是种包含的α,β-不饱和状态烯烃的五碳二羧酸,它在构造类式于磷酸烯醇式甲苯酸(PEP)、α-酮戊二酸(α-KG)、虎珀酸、丙二酸和富马酸等某些排泄物,为其的竞争性减弱糖排泄时中重中之重酶提拱构造核心,最终得以参与性上皮细胞排泄重编程学习。衣康酸的酯化产怪物制品,4-辛基衣康酸(4-octyl itaconate,4-OI)和衣康酸二甲酯(Dimethyl itaconate,DMI)(图3),基本上用作在身体之外和身上模拟网其怪物制品负效应,毕竟鸟卵存在高的膜通透性性,且与衣康酸怪物制品学实用功能相似性,4-OI可在胞内变为为衣康酸,这为衣康酸的国药研发项目管理提拱了太多有可能,也为由于衣康酸的新治疗法明确了方位。

04、衣康酸的使用靶点和使用机制化

与通常数别正正中间消化吸收物各不相同,ITA不依据与人体脂肪消化吸收或怪物镶嵌关于的消化吸收前提条件,这阐明它可能最主要独立空间于正正中间消化吸收起到其模块。过去的英文三多年的探析表明,哺乳期间软体动物細胞中会产生的ITA有所用于另一种数据信息原子核,依据配合和直接影响各不相同靶核蛋清的模块来改善免疫检测系统反响(图4)。① ITA能够克制作用消化吸收酶虎珀酸脱氢酶(SDH),促使虎珀酸累积,变化細胞消化吸收。② ITA下列不属于衍怪物给予共价核蛋清质烷基化。KEAP1 E3泛素接触酶的烷基化能够克制作用KEAP1介导的NRF2挥发并促活NRF2介导的脱色应激状态反响。③ ITA能够克制作用TET DNA双加氧酶,加速DNA甲基化,改善基因遗传形容。④分泌出型ITA有所用于G核蛋清偶联淀粉酶激酶(GPCR)核蛋清OXGR1的开心剂,加速Ca2+数据信息径路。详细了解ITA配合对以上核蛋清质的改善,不止对ITA在免疫检测系统改善中的模块,且对其隐藏的的的治疗技术应用都存在注重价值。

图4:衣康酸的能力靶点和能力体制

(图源:Ye, Dan et al.,Trends Endocrinol Metab. 2024)

值得一提的是,由于衣康酸含有亲电的α,β-不饱和羧基,可以接受来自潜在相互作用配偶体的电子对,因此衣康酸的一个关键机制是实现迈克尔加上反应迟钝(Michael addition reaction)烷基化修饰语一些球高蛋白的半胱氨酸残基,从而调节相应蛋白质的功能。例如,通过烷基化修饰KEAP1(Kelch like ECH associated protein 1)蛋白并激活Nrf2信号通路减轻巨噬细胞的炎症反应及氧化应激。除了KEAP1,ITA或其衍生物还可以烷基化其他蛋白质(表3),包括功能上经过验证的ITA靶向蛋白质,如ICL 1;代谢酶GAPDH、ALDOA和LDHA;以及炎症小体蛋白 (NLRP3)、GSDMD、JAK1、TFEB和STING。

(表源:Ye, Dan et al.,Trends Endocrinol Metab. 2024)

表3 ITA试述随之出现物的功用靶点和功用机制化

05、金典学术论文推荐

专著一

英文音标大标题:Itaconate is an anti-inflammatory metabolite that activates Nrf2 via alkylation of KEAP1(NATURE,Q1,2018)

英文版微信标题:衣康酸是一种抗炎代谢物,可通过KEAP1的烷基化激活Nrf2

的研究方面:内源性代谢物衣康酸最近作为巨噬细胞功能的调节剂出现,但其确切的作用机制仍知之甚少。在这里,作者表明衣康酸是小鼠和人类巨噬细胞中脂多糖激活抗炎转录因子 Nrf2(也称为 NFE2L2)所必需的。作者发现衣康酸通过半胱氨酸残基的烷基化直接修饰蛋白质。衣康酸使 KEAP1 核蛋白上的半胱氨酸残基 151、257、288、273 和 297 烷基化,使Nrf2能够增加具有抗氧化和抗炎能力的下游基因的表达。衣康酸的抗炎作用需要激活Nrf2。描述了一种新的细胞渗透性衣康酸衍生物4-辛基衣康酸的使用,它可以防止体内脂多糖诱导的致死并减少细胞因子的产生。研究表明I型干扰素可促进Irg1(也称为 Acod1)的表达和衣康酸的产生。此外,作者发现衣康酸的产生限制了I型干扰素的反应,表明涉及干扰素和衣康酸的负反馈回路。研究结果表明,衣康酸是一种重要的抗炎代谢物,它通过Nrf2发挥作用以限制炎症和调节I型干扰素。

资料二

用英文怎么说关键词:Itaconate uptake via SLC13A3 improves hepatic antibacterial innate immunity(DEVELOPMENTAL CELL,Q1,2024)

汉语大标题:SLC13A3介导的衣康酸胞内转运增强肝脏抗菌先天免疫

的研究文章:衣康酸是一种免疫调节代谢物,由炎性巨噬细胞中的线粒体酶免疫反应基因 1 (IRG1) 产生。我们最近发现了衣康酸从炎性巨噬细胞中释放的重要机制。然而,细胞外衣康酸是否被非髓系细胞吸收以发挥免疫调节功能仍不清楚。在这里,作者使用定制设计的 CRISPR 筛选来识别二羧酸转运蛋白溶质载体家族13成员3 (SLC13A3) 作为衣康酸输入者,并描述 SLC13A3 在衣康酸改善肝脏抗菌先天免疫中的作用。从功能上讲,肝脏特异性缺失 Slc13a3 会损害体内和体外肝脏抗菌先天免疫。从机制上看,衣康酸通过 SLC13A3 吸收可诱导转录因子 EB (TFEB) 依赖性溶酶体生物合成,进而改善小鼠肝细胞的抗菌先天免疫力。这些发现表明 SLC13A3 是小鼠肝细胞中衣康酸的关键输入者,将有助于开发有效的衣康酸抗菌疗法。

(图源:Chen, Chao et al.,Dev Cell. 2024)

文章三

英文音标题目:4-octyl itaconate as a metabolite derivative inhibits inflammation via alkylation of STING(Cell Reports,Q1,2023)

中文名字关键词:4-辛基衣康酸作为代谢衍生物通过STING烷基化抑制炎症

研发知识:Krebs循环衍生的代谢产物衣康酸的产生是由免疫反应基因1(IRG1)催化的,它有可能通过靶蛋白的烷基化或竞争性抑制将活化巨噬细胞中的免疫和代谢联系起来。为了支持这一点,之前的研究表明,干扰素基因刺激因子(STING)信号平台在巨噬细胞免疫中发挥枢纽作用,并对脓毒症的预后产生深远影响。有趣的是,作者发现衣康酸,一种内源性免疫调节剂,可以显著抑制STING信号的激活。此外,作为可渗透的衣康酸盐衍生物的4-辛基衣康酸(4-OI)可以使STING的半胱氨酸位点65、71、88和147烷基化,从而抑制其磷酸化。此外,衣康酸和4-OI抑制脓毒症模型中炎症因子的产生。该研究结果拓宽了对IRG1-衣康酸轴在免疫调节中的作用的认识,并强调衣康酸及其衍生物是脓毒症的潜在治疗剂。

(图源:Li, Weizhen et al.,Cell Rep. 2023)

06、拜谱个人心得体会

衣康酸也是直被认同是决定性的化工机械產品,近三年以来探析核实衣康酸可在喂奶部分动物身体里合成图片,是三羧酸循环法的决定性诞生物,兼备天然免疫抗体国家宏观调节抗逆性的内源分解物小原子核,故而更受注重。衣康酸是不是是处于饱合状态二元酸,含有的不是处于饱合状态双键、羧基和羟基为其带给了外向化工特征,的组成部分中的亲电性α,β-不是处于饱合状态羧酸的组成部分对血清酶质上的抗逆性半胱氨酸残基做烷基化呈现(迈克尔暴伤反馈),这译成后呈现被被称作“衣康酸呈现(itaconation)”,以致影向血清酶质技能,国家宏观调节天然免疫抗体回复和分解经过,为多样病药材科研供应新策略。

拜谱生物作为国内领先的多组学公司,可提供完善成熟的蛋白组学、代谢组学、转录组学等多组学产品技术服务体系,其中医药学肯定化学发光法靶向治疗药物消化吸收组(QMT1000)和势能消化吸收靶向治疗药物消化吸收组产品均可对衣康酸及其类似物进行靶点绝对是定量分析测试。近期,拜谱生物将推出基于化学蛋白质组学的衣康酸性反应体现组学产品,提供全面、精准、稳定的修饰位点信息,并结合生物信息学分析获得靶点蛋白的功能信息,敬请期待!

对比文献

1. Cunha da Cruz J,Machado de Castro A,Camporese Sérvulo EF. World market and biotechnological production of itaconic acid. 3 Biotech. 2018;8 (3):138. doi:10.1007/s13205-018-1151-0B4 2. Ye D,Wang P,Chen LL, et al. Itaconate in host inflammation and defense. Trends Endocrinol Metab. 2024;35 (7):586-606. doi:10.1016/j.tem.2024.02.004B1 3. Yang W,Wang Y,Tao K, et al. Metabolite itaconate in host immunoregulation and defense. Cell Mol Biol Lett. 2023;28 (1):100. doi:10.1186/s11658-023-00503-3B1 4. Liu S,Li RG,Martin JF. The cell-autonomous and non-cell-autonomous roles of the Hippo pathway in heart regeneration. J Mol Cell Cardiol. 2022;168:98-106. doi:10.1016/j.yjmcc.2022.04.018B2 5. Peace CG,O'Neill LA. The role of itaconate in host defense and inflammation. J Clin Invest. 2022;132 (2):. doi:10.1172/JCI148548B1 6. Mills EL,Ryan DG,Prag HA, et al. Itaconate is an anti-inflammatory metabolite that activates Nrf2 via alkylation of KEAP1. Nature. 2018;556 (7699):113-117. doi:10.1038/nature25986Mills EL,Ryan DG,Prag HA, et al. Itaconate is an anti-inflammatory metabolite that activates Nrf2 via alkylation of KEAP1. Nature. 2018;556 (7699):113-117. doi:10.1038/nature25986B1 7. Chen C,Liu C,Sun P, et al. Itaconate uptake via SLC13A3 improves hepatic antibacterial innate immunity. Dev Cell. 2024;59 (21):2807-2817.e8. doi:10.1016/j.devcel.2024.07.011B1 8. Li W,Li Y,Kang J, et al. 4-octyl itaconate as a metabolite derivative inhibits inflammation via alkylation of STING. Cell Rep. 2023;42 (3):112145. doi:10.1016/j.celrep.2023.112145
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