我国学者发现中药成分黄芩苷是 II 型核糖体失活蛋白的特异性抑制剂

2017-06-19
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吉林大学邓旭明课题组在 II 型核糖体失活蛋白(RIPs II)抑制剂研究方面取得突破。研究人员经多年努力,发现中药成分黄芩苷是 RIPs II 的特异性抑制剂,并揭示了黄芩苷抑制 RIPs II 的新机制。该研究得到了国家重点基础研究发展计划(项目号:2013CB127205)和国家重点自然科学基金(项目号:31130053)的资助。

RIPs II 是能导致细胞蛋白质翻译终止而引起细胞死亡的一类剧毒毒素,包括蓖麻毒素、肠出血性大肠杆菌 O157:H7 分泌的志贺样毒素和猪水肿病毒素等。由于 RIPs II 与生物安全和重大传染病密切相关,对 RIPs II 解毒药物的探索一直是国际研究热点。目前针对 RIPs II 抑制剂报道很多,但尚未发现一种小分子化合物对染毒动物模型有确切的治疗效果;毒素中和性抗体的研究尽管取得一定进展,但由于在实验治疗效果和制造成本上的局限性阻碍了其在临床中的应用,且面临潜在的毒素多样性识别的挑战。

该课题组长期开展从天然化合物中筛选 RIPs II 抑制剂的研究,发现中药成分黄芩苷可以体外抑制蓖麻毒素和 II 型志贺毒素的生物学活性,显著提高染毒小鼠的存活率。为了揭示其作用机制,该课题组与中国科学院生物物理研究所饶子和课题组合作解析了分辨率为 2.2Å的蓖麻毒素 A 亚基 - 黄芩苷复合物的晶体结构。与直接靶向蛋白活性中心的小分子抑制剂的作用完全不同,黄芩苷可以诱导蓖麻毒素形成“串联式”多聚体,阻碍活性中心的暴露(见图 1),从而抑制毒素的生物学活性,并分析和验证了相应的结合位点。

该课题组进一步通过建立肠出血性大肠杆菌感染动物模型研究了黄芩苷对 O157:H7 感染小鼠的治疗作用,发现黄芩苷对感染小鼠具有有效治疗作用,保护率高达 80%,攻菌对照组全部死亡;结果提示黄芩苷可以作为治疗人肠出血性大肠杆菌(O157:H7 和 O104:H4 等)感染的候选药物。基于此成果目前该课题组已经与天津国际生物医药联合研究院展开合作共同开发黄芩苷作为治疗肠出血性大肠杆菌感染的治疗新药。

上述研究成果相继发表于 J Biol Chem. 2015 May 15;290(20):12899-907、Antimicrob Agents Chemother. 2015 Nov;59(11):7054-60 和 Front Microbiol. 2017 Mar 9;8:395;美国化学学会(ACS)旗下 Chem. Res. Toxicol 杂志以 Spotlight 的形式对该研究进行了报道和评价。此外,相关研究还获得 2 项国家发明专利(ZL201410066491.X 和 ZL201410166500.2)。

图 1 蓖麻毒素 A 亚基与黄芩苷复合物晶体结构

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