2024年9月16日，中國科學(xué)院上海藥物研究所生命過程小分子調(diào)控全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/煙臺新藥創(chuàng)制山東省實(shí)驗(yàn)室海洋藥物研發(fā)中心郭躍偉/李序文研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國藥科大學(xué)多靶標(biāo)天然藥物全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室龐濤研究團(tuán)隊(duì)在Journal of the American Chemical Society上發(fā)表題為《Chemoproteomics of Marine Natural Product Naamidine J Unveils CSE1L as a Therapeutic Target in Acute Lung Injury》的最新研究成果。該研究通過化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)合ABPP技術(shù)發(fā)現(xiàn)了海洋天然產(chǎn)物naamidine J (NJ)抗炎新功能的直接靶標(biāo)為CSE1L，并通過定量蛋白質(zhì)組學(xué)、分子生物學(xué)和過繼轉(zhuǎn)移等實(shí)驗(yàn)揭示了NJ通過作用于CSE1L靶標(biāo)H745和F903位點(diǎn)，從而抑制SP1的核易位和轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而發(fā)揮抗炎和抗急性肺損傷的治療效果。
肺泡巨噬細(xì)胞是肺泡間隙的哨兵細(xì)胞，是肺組織先天性免疫系統(tǒng)的第一道防線，具有細(xì)胞膜和細(xì)胞膜受體，對任何入侵的病原體都處于“高度警戒?”狀態(tài)，在維持體內(nèi)平衡、抵御病原體和控制肺部炎癥方面發(fā)揮著重要作用。在急性肺損傷的炎癥疾病中，過度激活的巨噬細(xì)胞和被巨噬細(xì)胞招募的中性粒細(xì)胞會產(chǎn)生大量的促炎細(xì)胞因子，導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的細(xì)胞死亡和肺組織損傷。此外，巨噬細(xì)胞還可通過改變巨噬細(xì)胞的極化狀態(tài)或通過分泌各種細(xì)胞因子和化學(xué)介質(zhì)與其他細(xì)胞相互作用來修復(fù)受損組織。越來越多的研究證據(jù)表明，干預(yù)失控的嚴(yán)重炎癥反應(yīng)是治療急性肺損傷等炎癥性疾病最有效的療法之一。
本研究中，研究人員首次發(fā)現(xiàn)了NJ具有良好的抗炎活性，對其及相關(guān)天然產(chǎn)物檢索發(fā)現(xiàn)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一。因此，研究人員首先全合成了NJ及其同系列海洋生物堿，并采用DFT和X-Ray對該類化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修正，為該類化合物未來的構(gòu)效關(guān)系分析和靶標(biāo)位點(diǎn)的確證提供了前提。在明確NJ的體外抗炎活性和體內(nèi)抗小鼠急性肺損傷功能之后，作者基于ABPP策略聯(lián)合化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)了NJ的靶標(biāo)蛋白CSE1L，通過CETSA和SPR實(shí)驗(yàn)確證了NJ和CSE1L的結(jié)合。并通過親和標(biāo)記實(shí)驗(yàn)和位點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NJ直接作用CSE1L 745位的His和903位的Phe。進(jìn)一步，基于CSE1L的生物功能，研究人員通過核/質(zhì)定量蛋白質(zhì)組學(xué)、分子生物學(xué)和藥理學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)了NJ是通過結(jié)合CSE1L來調(diào)控SP1的核易位和轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而發(fā)揮抗炎生物活性。最后，作者在小鼠體內(nèi)耗竭了巨噬細(xì)胞，通過過繼轉(zhuǎn)移CSE1L敲低的巨噬細(xì)胞更進(jìn)一步證明了NJ在體內(nèi)也是通過CSE1L發(fā)現(xiàn)抗炎和抗急性肺損傷生物活性的。該研究為治療急性肺損傷提供了一個(gè)新的藥理學(xué)靶點(diǎn)，也為研究CSE1L的功能和開發(fā)治療急性肺損傷的候選化合物物提供了一個(gè)可用的化學(xué)工具。
圖 海洋天然產(chǎn)物 NJ的化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)揭示急性肺損傷的治療靶點(diǎn)CSE1L (TOC graphic)
中國科學(xué)院上海藥物研究所/煙臺新藥創(chuàng)制山東省實(shí)驗(yàn)室博士后高成龍（中國藥科大學(xué)2022屆博士畢業(yè)生），中國藥科大學(xué)宋錦乾博士研究生，和中國科學(xué)院上海藥物研究所碩士研究生楊澤楠為本文共同第一作者，中國科學(xué)院上海藥物研究所/煙臺新藥創(chuàng)制山東省實(shí)驗(yàn)室李序文研究員，中國藥科大學(xué)龐濤研究員，和中國科學(xué)院上海藥物研究所/煙臺新藥創(chuàng)制山東省實(shí)驗(yàn)室/上海大學(xué)郭躍偉研究員為本文共同通訊作者。該工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國家自然科學(xué)基金，中國博士后科學(xué)基金，中國藥科大學(xué)雙一流建設(shè)項(xiàng)目，山東省泰山學(xué)者工程，上海市科學(xué)技術(shù)委員會和煙臺市科技創(chuàng)新與發(fā)展計(jì)劃基礎(chǔ)研究項(xiàng)目等資助。特別感謝上海藥物所陳凱先院士，天津大學(xué)張向陽教授和高妍老師，以及中國海洋大學(xué)李國強(qiáng)教授對本文提供的指導(dǎo)和幫助。
全文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c09695
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