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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第一时间通讯稿乳硝化作用遮盖,乳酸这类“分解废弃物”一跃拥有“寻宝小碳原子”,真可以说“几年窗下没人问,一跃一举成名天下游戏知”。殊人不知,最为三羧酸嵌套循环(TCA)当中结果的衣康酸(Itaconate,ITA)跟乳酸竟有一致的境况,从开一开端的“另作我用”,到大家发觉其重要的的菌物学职能,特殊是在免疫系统自我调节研发行业。近日,就陪我一起去熟知 一会衣康酸的“上一世”与“这辈子”。

01、衣康酸的得知与快速发展

衣康酸的会发现能够可早于19多世纪30时期(图1)。年后始最主要对于其中一种关键性的有机肥料镶嵌和化学工业产量工业原料被耳熟能详。1840年,德历史学家Gustav Crasso询问了衣康酸是顺乌头酸热分离发应的物质,并举新布置顺乌头酸(aconitate)的用英语英文字先后顺序,将该物质取名为衣康酸(itaconate)。 衣康酸的发展趋势历程了从校园营销原始的工业品技术应用到再分类其怪物工程学职能的改变。直至近10两年,数专家们才得知衣康酸有着于喂母乳小昆虫巨噬细胞核内,且一种具备有极为根本免役系统改善职能的消化吸收化合物。201一年,Michelucci等折射出了喂母乳小昆虫中衣康酸的怪物工程镶嵌路线。自那后期,大批实验注重了衣康酸在免役系统发生反应、消化吸收和疾病相互间根本环节的极为根本影响,实验人气不间断上升时(图2)。

图1:衣康酸(ITA)理论研究的时刻表

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

图2:PubMed衣康酸及衣康碱化绘制文献资料数据汇总

02、衣康酸在有所不同重大疾病研究分析中的应该用

用于TCA嵌套循环中的后面排泄物,衣康酸调理排泄、天然抗体力和皮肤重大消化道皮肤疾病病变中的互相用处,为调理天然抗体力皮肤重大消化道皮肤疾病病变性皮肤重大消化道皮肤疾病带来了了使用调理方式。Lampropoulou抓捕本次发掘血管输注DMI可减低小鼠坏死过后的冠心病建筑面积,在这之后撤稿了多页小论文,新闻报道了在各式皮肤重大消化道皮肤疾病病变性皮肤重大消化道皮肤疾病的两栖动物三维模形中分享ITA或其检查是否遮盖衍生品物的调理益处,还有抵抗消化道皮肤疾病毒和大肠杆菌感柒,以消除斑秃、糖尿病患者、钎维化、心室移植成功、I/R软组织损伤、肥胖型症、骨肘风湿病、神经末梢退行性皮肤重大消化道皮肤疾病、败血症、肉瘤等(表1-2)。那些探讨分析认为了由于ITA的行为矫正在有所差异皮肤重大消化道皮肤疾病的背景下控制皮肤重大消化道皮肤疾病病变和相关疾病的大面积发展空间。与此同时,较近的探讨分析证实,在小鼠三维模形中,IRG1基因组的低下减轻了肉瘤生长期并改善了天然抗体力调理的药理作用。然而,那些发掘为在临床实验生态中探究争对ITA讯号的调理方式带来了了真令人卸载的原理根本。 (表源:Yang, Wenchang et al.,Cell Mol Biol Lett. 2023)

表1 衣康酸下列关于ip产业物在有差异的疾病3d模型中的参与活动策略

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

表2 衣康酸简述在癌病中的效果

03、衣康酸的微生物结合与基础代谢

衣康酸是TCA配置的在期間产品,由抗体力性初次应答人类基因1(IRG1)编写代码的乌头酸脱羧酶(ACOD1)使顺乌头酸脱羧引发。辅乳宠物受损体组织细胞核,主耍是骨髓受损体组织细胞核,引发ITA有所作为抗体力性响应的是一那部分,并来它来是可以调节感染。在引发ITA的受损体组织细胞核中,ITA进行分解掉分泌可在五步响应来:前提是ITA流量转化为衣康酰辅酶a,接着衣康酰辅酶a水合为青金桔酰辅酶a,后青金桔酰辅酶a裂解为乙酰辅酶a和甲苯酸,各用由琥铂酰辅酶a提炼酶(SCS)、甲基戊烯二酰辅酶A水合酶(AUH)和青金桔酸裂解酶β亚基样(CLYBL,也叫作青金桔酰辅酶a裂解酶)离子液体。即使甲苯酸是可以进人种种分泌路线,有TCA配置(图3),但尚不明了ITA进行分解掉分泌会不促进感染期間抗体力性受损体组织细胞核的养分和海洋生物提炼要求。

图3:衣康酸的基础代谢还有之类物和衍生产品物

(图源:Ye, Dan et al.,Trends Endocrinol Metab. 2024) 在形式上,衣康酸不是种包含的α,β-不饱和状态烯烃的五碳二羧酸,它在形式如此于磷酸烯醇式二甲苯酸(PEP)、α-酮戊二酸(α-KG)、琥铂酸、丙二酸和富马酸等另一个新陈新陈代谢率物,为其竞争力性控制糖新陈新陈代谢率过程中中核心酶展示 数据形式前提,因而陆续参与体细胞新陈新陈代谢率重代码编程。衣康酸的酯化衍生物体学物,4-辛基衣康酸(4-octyl itaconate,4-OI)和衣康酸二甲酯(Dimethyl itaconate,DMI)(图3),通畅中用在身体之外和体中模拟系统其生物体学反应,由于这些拥有高的膜融入性,且与衣康酸生物体学学功效相似性,4-OI可在胞内和转化了为衣康酸,这为衣康酸的医药业研制开发展示 数据了越来越多能够,也为依托于衣康酸的新中医疗法指明定位了定位。

04、衣康酸的用靶点和用制度化

与基本上都数别的中消化吸收物不相同,ITA不加入与热量消化吸收或生物工程分解成有关于的消化吸收手段,这反映它有机会其主要独立性于中消化吸收发挥出其系统表。过来三20年的学习发展,哺乳期猎物血肿瘤细胞中呈现的ITA当作是一种卫星信号灯大分子,利用通过和影晌不相同靶核脂肪酸的系统表来设定抗体检测症状(图4)。① ITA调控消化吸收酶琥铂酸脱氢酶(SDH),出现琥铂酸积攒,优化血肿瘤细胞消化吸收。② ITA试述衍生物物工程引致共价核脂肪酸质烷基化。KEAP1 E3泛素联接酶的烷基化调控KEAP1介导的NRF2分解并刺激启动NRF2介导的空气氧化应激状态症状。③ ITA调控TET DNA双加氧酶,驱动DNA甲基化,设定染色体表达方法。④分秘型ITA当作G核脂肪酸偶联淀粉酶酶激酶(GPCR)核脂肪酸OXGR1的高兴剂,驱动Ca2+卫星信号灯通道。熟知ITA通过对哪些核脂肪酸质的设定,除了对ITA在抗体检测设定中的系统表,同时还对其潜在性的的诊治利用会有最重要真正意义。

图4:衣康酸的用靶点和用策略

(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借助迈克尔增益作用(Michael addition reaction)烷基化装饰相关联球蛋白质含量的半胱氨酸残基,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及ip产业物的帮助靶点和帮助体系

05、径典文献资料转发

医学文献一

英语微信标题:Itaconate is an anti-inflammatory metabolite that activates Nrf2 via alkylation of KEAP1(NATURE,Q1,2018)

中文名字主题词:衣康酸是一种抗炎代谢物,可通过KEAP1的烷基化激活Nrf2

探究玩法: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 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。

文献资料二

英语怎么说一级标题:Itaconate uptake via SLC13A3 improves hepatic antibacterial innate immunity(DEVELOPMENTAL CELL,Q1,2024)

中文字幕主题词:SLC13A3介导的衣康酸胞内转运增强肝脏抗菌先天免疫

深入分析项目: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)

文献综述三

国外英文关键词:4-octyl itaconate as a metabolite derivative inhibits inflammation via alkylation of STING(Cell Reports,Q1,2023)

汉语大标题:4-辛基衣康酸作为代谢衍生物通过STING烷基化抑制炎症

的研究相关内容: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、拜谱总结ppt

衣康酸一直被指出是关键性的的电学工业好产品,近这几年来来分析可确认衣康酸可在喂乳小动物体中炼制,是三羧酸巡环的关键性的衍生产品物,体现了免役干预抗逆性的内源新陈消化吸收物小氧分子,于是遭到关注新闻。衣康酸都不趋于稳定二元酸,富含的不趋于稳定双键、羧基和羟基为其有了生动活泼电学的性质,构造中的亲电性α,β-不趋于稳定羧酸构造对血清质上的抗逆性半胱氨酸残基实行烷基化突显语语(迈克尔暴伤症状),这个译员后突显语语被又称“衣康酸突显语语(itaconation)”,以求危害血清质工作,干预免役回话和新陈消化吸收渠道,为四种常见疾病药物剂量新产品开发带来新总体目标。

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,其中中医学决对定量分析靶向治疗治疗分解率组(QMT1000)和势能分解率靶向治疗治疗分解率组产品均可对衣康酸及其类似物进行靶向治疗任何时候化学发光法测量。近期,拜谱生物将推出基于化学蛋白质组学的衣康碱化修饰语组学产品,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!

参照学术论文

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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