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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2021Nature头次通讯稿乳硝化作用遮盖,乳酸这样“代谢率废物回收”一跃变为“产品小原子”,近于“三年窗下没人问,一声令下出名天下2知”。殊莫叹,看做三羧酸无限循环(TCA)两边生成物的衣康酸(Itaconate,ITA)跟乳酸竟有一模一样的境地,从开一进行的“另作我用”,到现下发觉其决定性的生物技术学实用功能,非常是在免役改善分析行业领域。下面,这里带你飞同食清楚看衣康酸的“今生今世来世”与“今生今世”。

01、衣康酸的发觉与提升

衣康酸的知道能够 追述到19世经30时期(图1)。开一已经开始一般用作某种决定性的巧妙炼制和化工机械制作奶茶原料被遵守。1840年,欧洲德国学生Gustav Crasso认定了衣康酸是顺乌头酸热转换影响的结果,原则新布局顺乌头酸(aconitate)的因为英文字次序,将该结果称为衣康酸(itaconate)。 衣康酸的经济发展经过了从一开始的工业企业利用到已经表述其生命地理学学技能的适应。甚至近十几种年,地理历史学家们才出现 衣康酸留存于蒲乳期动植物巨噬体细胞内,有时候是一个种还具有关键因素免役力调整技能的新陈代谢率产品。201几年,Michelucci等具体分析了蒲乳期动植物中衣康酸的生命地理学结合条件。自那未来的日子里,大批探究表示了衣康酸在免役力症状、新陈代谢率和宫颈炎症左右关键因素关键步骤的关键因素效用,探究搜索量连续提升(图2)。

图1:衣康酸(ITA)深入分析日子表

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

图2:PubMed衣康酸及衣康过酸遮盖论文参考文献总计

02、衣康酸在有差异的疾病科研中的选用

当做TCA重复中的前面消化吸收物,衣康酸设定消化吸收、免疫性抗体系统和发炎区间内的互为效用,为手术医疗免疫性抗体系统发炎性疾患能展示 了用于手术医疗管理策略性。Lampropoulou抓捕第一次 证实静脉注射输注DMI可可以减少小鼠脑供血不足前几天的心梗体积,自此撤稿了几篇文章,有关资料了在各方面发炎性疾患的食草动物型号中展示 ITA或其电学淡化诞生物的手术医疗益处,涉及抗病力毒和革兰氏阴性菌细菌感染,以减轻斑秃、尿毒症、人造纤维化、心移植成功、I/R拉伤、肥嘟嘟症、骨膝肩周炎、脑神经退行性疾患、败血症、肠癌等(表1-2)。这样设计方案关注了为ITA的应对在不一样的疾患视频背景下可以发炎和相应的疾病的很广发展空间。除此以外,近两天的设计方案体现了,在小鼠型号中,IRG1dna的短缺减轻了肿癌发展并增強了免疫性抗体系统手术医疗的功郊。总而言之,这样得知为在临床医学区域环境中探险面对ITA讯号的手术医疗管理策略性能展示 了令人感动信赖的方法论条件。 (表源:Yang, Wenchang et al.,Cell Mol Biol Lett. 2023)

表1 衣康酸十分诞生物在不一样的疾病症状建模方法中的通过规则

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

表2 衣康酸还有其在癌病中的能力

03、衣康酸的怪物合成视频与分解代谢

衣康酸是TCA反复的中间的副产物,由免疫细胞核力抗体初次应答表观遗传1(IRG1)项目编码的乌头酸脱羧酶(ACOD1)使顺乌头酸脱羧有。母乳喂养甲壳动物神经元,关键是骨髓神经元,有ITA看作免疫细胞核力抗体表现的几有些,并合理利用它来上下调整慢性感染。在有ITA的神经元中,ITA溶解新陈新陈分解代谢可用五步表现使用:要ITA转变为衣康酰辅酶a,而后衣康酰辅酶a水合为柚子酰辅酶a,另外柚子酰辅酶a裂解为乙酰辅酶a和甲苯酸,分为由琥铂酰辅酶a人工酶(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,也称是柚子酰辅酶a裂解酶)催化反应。尽可能甲苯酸能够走进几种新陈新陈分解代谢前提条件,是指TCA反复(图3),但尚不模糊ITA溶解新陈新陈分解代谢有无有益于慢性感染前一天免疫细胞核力抗体神经元的精力和微生物人工要。

图3:衣康酸的新陈代谢十分之类物和随之出现物

(图源:Ye, Dan et al.,Trends Endocrinol Metab. 2024) 在的格局上,衣康酸就是种包含的α,β-不是处于饱和状态烯烃的五碳二羧酸,它在的格局像于磷酸烯醇式异丙醇酸(PEP)、α-酮戊二酸(α-KG)、虎珀酸、丙二酸和富马酸等其余新陈排泄率物,为其争夺性治理和改善糖新陈排泄率的过程中重要性酶能给出的格局根基,而使进入人体细胞新陈排泄率重编程序。衣康酸的酯化随之出现物,4-辛基衣康酸(4-octyl itaconate,4-OI)和衣康酸二甲酯(Dimethyl itaconate,DMI)(图3),一般性使用于在休外和体里模拟系统其海洋生物体反应,是由于二者享有高的膜融入性,且与衣康酸海洋生物体学的功能类似,4-OI可在胞内转化率为衣康酸,这为衣康酸的生物制药研制开发能给出了更加能够,也为基本概念衣康酸的新自然疗法准确把握了目标。

04、衣康酸的用途靶点和用途制度化

与基本数其余里边产菌物有所不同于,ITA不进行与人体脂肪造成或菌物生成有关系的造成方法,这认为它机会一般独立空间于里边造成展现其实用功能表表。上去二是年的研究分析得知,哺乳期节肢动物癌体细胞中造成的ITA当作其中一种信号灯灯原子,按照配合和影响力有所不同于靶核血清酶的实用功能表表来设定免疫系统性反應(图4)。① ITA克制性造成酶琥铂酸脱氢酶(SDH),从而导致琥铂酸掌握,改进癌体细胞造成。② ITA以及其衍菌物给予共价核血清酶质烷基化。KEAP1 E3泛素接触酶的烷基化克制性KEAP1介导的NRF2挥发并修改密码NRF2介导的被氧化应激症状反應。③ ITA克制性TET DNA双加氧酶,增强DNA甲基化,设定遗传基因表示。④分泌出型ITA当作G核血清酶偶联肾上腺素受体(GPCR)核血清酶OXGR1的气愤剂,增强Ca2+信号灯灯径路。熟知ITA配合对以下核血清酶质的设定,不但对ITA在免疫系统性设定中的实用功能表表,同时还对其暗藏的缓解广泛应用常有更重要实际意义。

图4:衣康酸的用途靶点和用途管理机制

(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进行迈克尔暴伤现象(Michael addition reaction)烷基化遮盖相关的血清质的半胱氨酸残基,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举例繁衍物的能力靶点和能力制度化

05、特别资料转发

期刊论文一

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

中文名名称:衣康酸是一种抗炎代谢物,可通过KEAP1的烷基化激活Nrf2

探究內容: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。

专著二

英文怎么说主题词:Itaconate uptake via SLC13A3 improves hepatic antibacterial innate immunity(DEVELOPMENTAL CELL,Q1,2024)

中文字幕文章标题: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)

资料三

英文怎么说小标题:4-octyl itaconate as a metabolite derivative inhibits inflammation via alkylation of STING(Cell Reports,Q1,2023)

中文翻译标题文字:4-辛基衣康酸作为代谢衍生物通过STING烷基化抑制炎症

探析信息: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、拜谱工作小结

衣康酸也是直被表示是主要的化工环保产品设备,近些以来来研发项目管理验证衣康酸可在喂乳家禽里面合成视频,是三羧酸不断循环的主要ip产业物,极具免役国家宏观调节灵活性氧的内源排泄物小团伙,而广受的关注。衣康酸不供大于求二元酸,含带的不供大于求双键、羧基和羟基为其引来了可爱电机械性,结构类型特征中的亲电性α,β-不供大于求羧酸结构类型特征对淀粉酶质上的灵活性氧半胱氨酸残基对其进行烷基化呈现(迈克尔暴击伤害化学反应),这样翻譯后呈现被称作“衣康酸呈现(itaconation)”,接着干扰淀粉酶质功能性,国家宏观调节免役回应和排泄前提条件,为多种不同肠道疾病用药研发项目管理供给新方法。

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,其中医学专业肯定降钙素原检测靶点基础分解组(QMT1000)和卡路里基础分解靶点基础分解组产品均可对衣康酸及其类似物进行靶向疗法或然降钙素原检侧检侧。近期,拜谱生物将推出基于化学蛋白质组学的衣康硝化作用遮盖组学产品,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!

考虑专著

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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