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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
自二零一九年Nature初次新闻乳硝化作用体现,乳酸这“分解固体废物”一跃变成“宝藏地图小团伙”,其功“十多年窗下无人问津问,一次走红小说天下知”。殊知道,充当三羧酸配置(TCA)间有机物的衣康酸(Itaconate,ITA)跟乳酸竟有不同的际遇,从开一開始的“另作来用”,到现今感觉其为重要的生物技术学作用,很是在免疫抗体国家宏观调控研究探讨行业。现如今,神评一个去流浪一个介绍下衣康酸的“这辈子来世”与“这辈子”。

01、衣康酸的显示与發展

衣康酸的察觉能够追述到19世记30时代(图1)。年后始主要是作为一个种重要性的无机制成和化工环保生產主要原料被列举。1840年,瑞士学家Gustav Crasso证实了衣康酸是顺乌头酸热分离不起作用的货物,并举新对齐顺乌头酸(aconitate)的英语字母组合程序,将该货物取名为衣康酸(itaconate)。 衣康酸的进展经过了从刚开始的的企业广泛应用到直接设定其生物工程工程学特点键的转化。到近四十多年,生物工程中国科学界才感觉衣康酸现实存在于喂奶节肢软体动物巨噬肿瘤细胞内,同时就是种有着主要免役调节管控特点键的分泌乙酰乙酸。2015年,Michelucci抓捕论述了喂奶节肢软体动物中衣康酸的生物工程工程制作而成前提条件。自那未来,大批论述着重于了衣康酸在免役生理反应、分泌和慢性炎症之前的关键关键点的主要功能,论述热量定期增长(图2)。

图1:衣康酸(ITA)学习日期表

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

图2:PubMed衣康酸及衣康过酸修饰语参考文献统计表

02、衣康酸在不一肠道疾病学习中的选用

看做TCA再循环中的后面消化吸收物,衣康酸调准消化吸收、抗体和传染类问题互相间的互相角色,为控制抗体传染类问题性传染类问题提高了了重复使用控制措施。Lampropoulou醉鬼再次单位证明血管输注DMI可有效降低小鼠血管痉挛时期的心肌梗塞户型,在这之后的说出了篇医学论文,消息了在的不同传染类问题性传染类问题的各种动物类别中寄予ITA或其化学上表达产生物的控制益处,还包括抵抗毒和急病病毒感染,以改善斑秃、左心病、食物纤维化、左心植入、I/R损坏、过于肥胖症、骨膝盖骨炎、周围神经退行性传染类问题、败血症、癌证等(表1-2)。哪些设计分析讲求了来源于ITA的矫治在的不同传染类问题情况下舒缓传染类问题和重要性病检的大量优势。与此同时,近几天的设计分析证实,在小鼠类别中,IRG1人类基因的损坏有效降低了肉瘤生长发育并增加了抗体控制的效果。总而言之,哪些察觉到为在药学环保中探秘专门针对ITA信息的控制措施提高了了惹人信任的理论上前提。 (表源:Yang, Wenchang et al.,Cell Mol Biol Lett. 2023)

表1 衣康酸举例说明衍化物在不同的肠道疾病对模型中的参与者制度

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

表2 衣康酸名词解释在肝癌中的反应

03、衣康酸的生态学镶嵌与基础代谢

衣康酸是TCA间歇法的前面化合物,由抗体抗体回复基因组1(IRG1)商品代码的乌头酸脱羧酶(ACOD1)使顺乌头酸脱羧存在。母乳喂奶动植物細胞膜,重点是骨髓細胞膜,存在ITA做抗体抗体想法的1少部分,并完成它来调高支原体感染。在存在ITA的細胞膜中,ITA分解掉掉产生可经由五步想法完成:前提是ITA转换成为衣康酰辅酶a,第二衣康酰辅酶a水合为青柚子酰辅酶a,另外青柚子酰辅酶a裂解为乙酰辅酶a和二甲苯酸,分別由虎珀酰辅酶a分解掉成酶(SCS)、甲基戊烯二酰辅酶A水合酶(AUH)和青柚子酸裂解酶β亚基样(CLYBL,也又称青柚子酰辅酶a裂解酶)离子液体。也许二甲苯酸都可以迈入不同产生方法,涵盖TCA间歇法(图3),但尚不清除ITA分解掉掉产生有无利于支原体感染时间抗体抗体細胞膜的能量场和生态学分解掉成市场需求。

图3:衣康酸的排泄以及比如物和衍生品物

(图源:Ye, Dan et al.,Trends Endocrinol Metab. 2024) 在框架上,衣康酸也是种富含α,β-不过饱和烯烃的五碳二羧酸,它在框架像于磷酸烯醇式异丙醇酸(PEP)、α-酮戊二酸(α-KG)、虎珀酸、丙二酸和富马酸等另外的体细胞代谢转换成转换成物,为其竞争与合作性抑止糖体细胞代谢转换成转换成工作中重要的酶出示框架的基础,而参与性体细胞体细胞代谢转换成转换成重源程序。衣康酸的酯化衍生产品物,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 用作在休外和内模拟网其动物工程定律,这是由于同旁内角还具有高的膜参透性,且与衣康酸动物工程学特点差不多,4-OI可在胞内转换成为衣康酸,这为衣康酸的医药公司产品研发出示了很多有机会,也为根据衣康酸的新针灸明确了中心点。

04、衣康酸的功效靶点和功效管理机制

与大都数任何中分解消化吸收率转化物各不相同,ITA不参于与体力分解消化吸收率转化或菌物转化成各种相关的分解消化吸收率转化行业,这反映出它将会包括独特于中分解消化吸收率转化发挥作用其系统。过去式二十五年的探讨发觉,哺乳期生物上皮細胞中发生的ITA用作属于数字数据信息团伙,顺利通过组合和决定各不相同靶蛋清质的系统来调结天然免疫性发应(图4)。① ITA能够压制分解消化吸收率转化酶蜜腊酸脱氢酶(SDH),导致蜜腊酸沉淀,变动上皮細胞分解消化吸收率转化。② ITA下列关于衍菌物出现共价蛋清质质烷基化。KEAP1 E3泛素衔接酶的烷基化能够压制KEAP1介导的NRF2分解并重置NRF2介导的硫化应激性发应。③ ITA能够压制TET DNA双加氧酶,推进DNA甲基化,调结表观遗传表达出。④产生型ITA用作G蛋清质偶联多巴胺受体(GPCR)蛋清质OXGR1的冲动剂,推进Ca2+数字数据信息通道。明白ITA组合对以上蛋清质质的调结,不但对ITA在天然免疫性调结中的系统,同时对其隐性的进行治疗技术应用会有为重要功用。

图4:衣康酸的影响靶点和影响工作机制

(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利用迈克尔暴伤想法(Michael addition reaction)烷基化绘制相应的蛋白酶质的半胱氨酸残基,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试述发展物的效应靶点和效应规则

05、精选论文分享赚钱

医学文献一

英语名称:Itaconate is an anti-inflammatory metabolite that activates Nrf2 via alkylation of KEAP1(NATURE,Q1,2018)

中文名题头:衣康酸是一种抗炎代谢物,可通过KEAP1的烷基化激活Nrf2

深入分析玩法: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 蛋清上的半胱氨酸残基 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。

论文参考文献二

日文题头:Itaconate uptake via SLC13A3 improves hepatic antibacterial innate immunity(DEVELOPMENTAL CELL,Q1,2024)

简体中文一级标题:SLC13A3介导的衣康酸胞内转运增强肝脏抗菌先天免疫

探究游戏内容: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)

文献资料三

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

中文名字主题词:4-辛基衣康酸作为代谢衍生物通过STING烷基化抑制炎症

论述的内容: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、拜谱总结ppt

衣康酸是直被来说是比较重要的的所有产品设备,近三年里探究可确认衣康酸可在辅乳期家禽内部合成视频,是三羧酸巡环的比较重要的繁衍物,兼备免役检测宏观管控几丁质酶酶的内源排泄物小分子式,然后大受加关注。衣康酸是不能过趋于稳定二元酸,包含的的不过趋于稳定双键、羧基和羟基为其引致了温顺耐腐蚀经营性质,型式中的亲电性α,β-不过趋于稳定羧酸型式对核蛋白酶质上的几丁质酶酶半胱氨酸残基开始烷基化体现(迈克尔暴伤反馈),该翻译资料后体现被喻为“衣康酸体现(itaconation)”,继而影向核蛋白酶质实用功能,宏观管控免役检测回话和排泄行业,为很多症状药剂研发培训给出新指导思想。

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,其中医学界绝对化定量分析靶向疗法疗法新陈新陈基础代谢组(QMT1000)和能量是什么新陈新陈基础代谢靶向疗法疗法新陈新陈基础代谢组产品均可对衣康酸及其类似物进行靶向疗法坚决降钙素原检则检则。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!

关联性论文

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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