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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2020Nature首度通讯报道乳硝化作用体现,乳酸这些“代谢率固体废物”一跃变为“宝物小团伙”,可以说“十二年窗下没人问,一举出名出名世间知”。殊不解,做三羧酸嵌套循环(TCA)上面结果的衣康酸(Itaconate,ITA)跟乳酸竟有雷同的境况,从开最初了的“另作我用”,到当初表明其主要的动物学基本功能,特备是在抗体调节管控钻研领域行业。在这里,小易陪我一齐熟悉一个衣康酸的“前世姻缘”与“今身”。

01、衣康酸的发觉与快速发展

衣康酸的得知应该产品追寻到19时代30年(图1)。年后始主要用于另一种决定性的有机酸制作而成和化学工业生产制造配料被熟悉。1840年,瑞典专家Gustav Crasso询问了衣康酸是顺乌头酸热分解的症状的乙酰乙酸,重在新摆列顺乌头酸(aconitate)的英语翻译字母按顺序,将该乙酰乙酸命名规则为衣康酸(itaconate)。 衣康酸的壮大感受了从这一的制造业适用到如何定位其生态学学的效果的转为。直至近三十年,科学实验家们才发掘衣康酸产生于母乳喂奶宠物巨噬受损细胞内,然而是一个种兼备为关键性免役自我调节的效果的基础代谢率副产物。2014年,Michelucci几人证明了母乳喂奶宠物中衣康酸的生态学人工经过。自那之前,一大批的研发推崇了衣康酸在免役功能、基础代谢率和炎症病变之間重点缓解的为关键性功能,的研发浏览量长期提高(图2)。

图1:衣康酸(ITA)科研时段表

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

图2:PubMed衣康酸及衣康碱化修饰语文献资料计算

02、衣康酸在多种疾病症状研究方案中的app

为TCA再循环中的中产生物,衣康酸调结产生、天然天然免疫系统和感柒这段时间内的间接功能,为疗法天然天然免疫系统感柒性的疫情展示了使用疗法政策。Lampropoulou醉鬼第三次材料静脉注射输注DMI可减低小鼠梗死这段时间内的冠心病面積,自此说出了数篇整形论文,有关报道了在多种多样感柒性的疫情的家禽整治中供应给ITA或其化学物质体现并衍生物的疗法益处,是指抗病性毒和菌类感柒,以消减斑秃、血糖高、纤维棉化、核心复制、I/R破损、糖尿病症、骨膝盖骨炎、运动神经退行性的疫情、败血症、恶性癌症等(表1-2)。以上的钻研特别指出了为ITA的诊治在各种不同的疫情的背景下解决感柒和重要性疾病的范围广空间。虽然,这段时间的的钻研意味着,在小鼠整治中,IRG1dna的不全降了癌症萌发并加强了天然天然免疫系统疗法的药用价值。总而言之,以上发现为在诊疗场景中探险而对ITA数据的疗法政策展示了真让人信任的方法论条件。 (表源:Yang, Wenchang et al.,Cell Mol Biol Lett. 2023)

表1 衣康酸极其衍生产品物在有差异 皮肤疾病模型工具中的体验缘由

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

表2 衣康酸基本在肿瘤中的的作用

03、衣康酸的生物体合成视频与产生

衣康酸是TCA间歇系统的中间商产品,由免疫系统系统抗体初次应答人类基因1(IRG1)编号规则的乌头酸脱羧酶(ACOD1)使顺乌头酸脱羧形成。母乳喂奶节肢动物癌血血细胞系,最主要是骨髓癌血血细胞系,形成ITA有所作为免疫系统系统抗体化学症状的一部电影分,并根据它来调试疾病。在形成ITA的癌血血细胞系中,ITA可被分解转换成基础细胞系代谢率可确认几步化学症状参与:应先ITA应用为衣康酰辅酶a,之后衣康酰辅酶a水合为柚子片百香果酰辅酶a,第三柚子片百香果酰辅酶a裂解为乙酰辅酶a和异丙醇酸,依次由虎珀酰辅酶a人工酶(SCS)、甲基戊烯二酰辅酶A水合酶(AUH)和柚子片百香果酸裂解酶β亚基样(CLYBL,也称之为柚子片百香果酰辅酶a裂解酶)崔化。然而异丙醇酸能否流入多种多样基础细胞系代谢率路径,是指TCA间歇系统(图3),但尚不非常清楚ITA可被分解转换成基础细胞系代谢率是否有有助疾病期间里免疫系统系统抗体癌血血细胞系的电量和生态学人工需求分析。

图3:衣康酸的新陈代谢试述一样物和研究物

(图源:Ye, Dan et al.,Trends Endocrinol Metab. 2024) 在架构上,衣康酸也是种含有α,β-不过饱和烯烃的五碳二羧酸,它在架构相拟于磷酸烯醇式二甲苯酸(PEP)、α-酮戊二酸(α-KG)、琥铂酸、丙二酸和富马酸等相关产动物体,为其之间的竞争性压制糖产生整个过程中重要酶给出架构基础理论,因而参入体细胞产生重c语言编程。衣康酸的酯化产动物体,4-辛基衣康酸(4-octyl itaconate,4-OI)和衣康酸二甲酯(Dimethyl itaconate,DMI)(图3),常用以在身体和身体里虚拟其动物体相互作用,正是因为同旁内角具备高的膜渗透到性,且与衣康酸动物体学功能键相拟,4-OI可在胞内转变为衣康酸,这为衣康酸的生物制药生产制造给出了更好或许,也为根据衣康酸的新療法准确把握了导向。

04、衣康酸的能力靶点和能力体系

与多半数同一其中的消化吸收物有所差异,ITA不参加与激光能量消化吸收或生态学合出关联的消化吸收行业,这是因为它或者基本独立空间于其中的消化吸收发挥出来其模块。在过去20年的探究挖掘,喂母乳小动物体神经元中有的ITA算作一种生活预警大分子,借助搭配和决定有所差异靶蛋清的模块来调准免疫力系统反應(图4)。① ITA遏制消化吸收酶蜜腊酸脱氢酶(SDH),会造成蜜腊酸积累了,该变体神经元消化吸收。② ITA举例繁衍态学受到共价蛋清质烷基化。KEAP1 E3泛素连到酶的烷基化遏制KEAP1介导的NRF2生物降解并促活NRF2介导的空气氧化应激性反應。③ ITA遏制TET DNA双加氧酶,驱动DNA甲基化,调准表观遗传表达出来。④分沁型ITA算作G蛋清偶联蛋清激酶(GPCR)蛋清OXGR1的紧张剂,驱动Ca2+预警信号通路。熟悉ITA搭配对这种蛋清质的调准,不单对ITA在免疫力系统调准中的模块,同时还对其隐藏的的调理选用都拥有为重要意义上。

图4:衣康酸的做用靶点和做用缘由

(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使用迈克尔暴击伤害影响(Michael addition reaction)烷基化掩盖各种相关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名词解释产生物的功能靶点和功能共识机制

05、经典之作期刊论文讲解

文章一

用英语标题格式:Itaconate is an anti-inflammatory metabolite that activates Nrf2 via alkylation of KEAP1(NATURE,Q1,2018)

英文版题头:衣康酸是一种抗炎代谢物,可通过KEAP1的烷基化激活Nrf2

科学研究內容: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 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。

资料二

英文音标主题:Itaconate uptake via SLC13A3 improves hepatic antibacterial innate immunity(DEVELOPMENTAL CELL,Q1,2024)

常常名称:SLC13A3介导的衣康酸胞内转运增强肝脏抗菌先天免疫

科学研究内部: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)

专著三

用英语文章标题: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

科学研究相关内容: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、拜谱工作小结

衣康酸是一个直被表示是根本的化工公司货品,近两这几年来来探索灵魂存在衣康酸可在喂乳哺乳动物人体内获得,是三羧酸再循环的根本并衍生物,兼有抗体调整几丁质酶的内源细胞新陈代谢物小氧分子,而受到大家关注。衣康酸不一定呈现饱和点状态点二元酸,含有的不呈现饱和点状态点双键、羧基和羟基为其引来了生动活泼生物质地,格局中的亲电性α,β-不呈现饱和点状态点羧酸格局对高血清质上的几丁质酶半胱氨酸残基确定烷基化掩盖语(迈克尔加强作用),此种翻译资料后掩盖语被称做“衣康酸掩盖语(itaconation)”,因此会影响高血清质性能,调整抗体回应和细胞新陈代谢渠道,为多种多样消化道疾病肿瘤药物研发管理带来新指导思想。

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,其中医学研究绝对化一定量靶点药物基础细胞分解组(QMT1000)和电能基础细胞分解靶点药物基础细胞分解组产品均可对衣康酸及其类似物进行靶向药物可以说 一定量检测工具。近期,拜谱生物将推出基于化学蛋白质组学的衣康过酸表达组学产品,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!

参考资料专著

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