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전통 의학에 대한 새로운 치료 전망: ABPP 기술, 베르베린의 새로운 항염증 표적 EIF2AK2 공개
ABPP(활동 기반 단백질 프로파일링)와 같은 고급 기술이 이전에 알려지지 않은 치료 메커니즘을 밝혀줌에 따라 전통 의학은 새로운 약리학적 응용으로 활성화되고 있습니다. 이러한 맥락에서 ABPP 기술은 최근 중국 전통 약용 식물에서 추출되고 일반적으로 중국에서는 Coptisine 또는 Huanglian으로 알려진 화합물인 베르베린의 새로운 항염증제 표적을 공개했습니다. 이번 발견은 EIF2AK2가 베르베린의 항염증 효과의 핵심 역할을 하며 염증 관련 질병 치료에 사용할 수 있는 새로운 길을 열었다는 점을 강조합니다. 이러한 획기적인 발전은 현대 과학적 방법을 통해 전통 의약품의 용도를 변경하고 최적화할 수 있는 잠재력을 강조합니다.
항염증, 저혈당증, 심혈관 보호 등 광범위한 약리 효과를 지닌 전통적인 알칼로이드인 베르베린(Berberine)이 상당한 주목을 받고 있습니다. 그러나 특히 염증 억제에서의 정확한 분자 메커니즘은 아직 불분명합니다.
이 연구는 EIF2AK2를 베르베린의 항염증 작용에 관여하는 중요한 표적으로 식별하기 위해 ABPP 기술을 사용하여 이러한 지식 격차를 메웁니다. 이번 발견은 베르베린의 메커니즘에 대한 이해를 심화시키고 베르베린의 위치를 재설정하고 새로운 EIF2AK2 표적 항염증제를 개발하기 위한 과학적 기반을 제공합니다.
연구팀은 베르베린과 세포내 단백질의 상호작용을 체계적으로 조사하기 위해 고급 화학단백체 방법을 사용하여 EIF2AK2에 대한 특이적인 결합과 효소 활성의 조절을 확인했습니다. 이는 염증 반응 경로에 영향을 주어 염증 진행을 효과적으로 억제합니다. 이 중요한 혁신은 베르베린의 항염증 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하고 EIF2AK2를 표적으로 하는 새로운 치료법 개발을 지원합니다.
ChomiX는 연구자들이 약물 메커니즘을 탐색하고 신약 개발 노력을 가속화할 수 있도록 ABPP 및 CETSA와 같은 최첨단 서비스를 제공합니다.
연구 경로
실험 과정
1. 프로브 11b는 단백질체학 연구에서 기능적 도구로 사용되었습니다.
저자는 LPS + Nigericin 활성화 THP-1 대식세포 내에 디벤조일 그룹을 포함하는 새로운 BBR 광친화성 프로브를 합성하고 스크리닝했습니다. 이 중 화합물 7a와 11b는 IL-1β 발현에 대한 시간 및 용량 의존적 억제 효과를 나타내어 모 화합물 BBR에 비해 향상된 효능을 입증했습니다. ABPP(Activity-Based Protein Profiling) 분석 및 형광 스캐닝을 통해 7a와 11b가 모두 표적 단백질에 효과적으로 결합하고 경쟁적 억제를 나타내므로 BBR과 유사한 작용 메커니즘을 나타냄이 입증되었습니다. 화합물 11b가 2.5% ~ 25%의 농도 범위 내에서, 특히 형광 신호 변화가 가장 두드러진 20밀리몰의 농도에서 형광 강도의 현저한 변화를 나타냈다는 관찰에 기초하여, 단백질체학 연구를 위한 기능성 프로브로 선택되었습니다. . 이 선택은 우수한 반응성에 기반을 두고 있으며, 이는 단백질체 환경에서 단백질 상호작용을 설명하는 데 적합합니다.
그림 1: BBR 프로브의 스크리닝 및 평가.
2. 새로운 프로브 11b는 THP-1 세포 내 BBR의 44개 염증 관련 표적 단백질을 확인했으며, EIF2AK2, eEF1A1, PRDX3 및 VPS4B가 BBR과 특정 상호 작용을 하는 직접적인 표적으로 밝혀졌습니다.
저자들은 일련의 실험을 통해 새로운 프로브 11b를 성공적으로 사용하여 THP-1 세포 내의 잠재적인 표적 단백질을 태그하고 정제했습니다. 그 후, 그들은 LC-MS/MS 분석을 활용하여 20~80kDa의 분자량 범위에서 44개의 염증 관련 단백질을 식별했으며, 그 중 6개는 BBR의 항염증 작용에 잠재적으로 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다. 추가 조사에서 EIF2AK2, eEF1A1, PRDX3 및 VPS4B가 BBR의 직접 표적으로 확인되었으며 고농도의 BBR 처리에서 경쟁적 억제 효과를 나타냈습니다. 이 발견은 이들 단백질과 BBR 사이에 특정한 상호작용이 존재할 가능성이 있음을 밝혀줌으로써 항염증 과정 동안 약물과의 결합에 대한 새로운 통찰력을 명료하게 해주었습니다.
그림 2: 표적 단백질 포획 및 기능 분석.
3. 구조 생물학 연구는 BBR이 EIF2AK2 이량체화를 조절하여 중요한 이온 상호 작용 및 양이온-파이 결합을 통해 항염증 효과를 발휘하는 방법을 설명합니다.
저자는 HEK-293 세포에서 BBR과 4가지 단백질(EIF2AK2, eEF1A1, PRDX3 및 VPS4B) 사이의 상호 작용을 검증하기 위해 CETSA, SPR 및 분자 도킹 기술을 사용했습니다. 결과는 BBR이 이들 4가지 단백질의 열 안정성을 증가시켰으며, EIF2AK2에 대해 가장 강한 친화력이 관찰되었음을 보여주었습니다. 추가 조사에 따르면 BBR과 EIF2AK2의 결합은 캐비티 II의 D316 및 E367과 관련된 이온 쌍과 K291과의 양이온-파이 상호 작용에 주로 의존하는 것으로 나타났습니다. 이 결합 부위는 EIF2AK2 이량체화에 관여하며, 이는 BBR이 EIF2AK2 이량체화를 조절하여 항염증 효과를 발휘할 수 있음을 시사합니다.
그림 3: BBR과 잠재적인 대상 간의 친화성 연구.
4. 염증 및 지질 대사 경로에서 BBR의 역할은 EIF2AK2 이량체화 및 인산화를 억제하여 NLRP3 인플라마솜, NF-kB p65/JNK/SIRT1 신호 전달을 조절하는 중추적인 기능을 입증함으로써 밝혀졌습니다.
면역침전 실험을 통해 BBR이 EIF2AK2 이량체화를 억제하여 EIF2AK2 자가인산화와 기질 eIF2a의 인산화에 모두 영향을 미침으로써 BBR이 NLRP3 인플라마솜, NF-kB p65, JNK 신호 전달 경로 및 SIRT1 발현을 조절하여 세포 염증 반응에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌습니다. 뇌 항염증 메커니즘(예: 알츠하이머병) 및 지방산 유발 소포체 스트레스. 또한 EIF2AK2를 억제하거나 과발현하면 p-JNK 및 SIRT1에 대한 BBR의 조절 효과가 크게 변경되어 BBR이 EIF2AK2에 결합하여 염증 관련 지질 대사 장애를 조절하는 역할을 한다는 것이 추가로 입증되었습니다.
그림 2 표적 단백질 포착 및 기능 분석.
5. EIF2AK2, eEF1A1, PRDX3 및 VPS4B를 표적으로 삼아 BBR은 여러 염증 경로를 조정하며, EIF2AK2는 이들 표적 중에서 지배적인 조절 역할을 합니다.
이 상호 작용을 더 자세히 조사하기 위해 저자는 4가지 단백질의 과발현 및 녹다운 모델을 확립하여 BBR이 JNK, NF-kB, MAPK 및 AKT 염증 경로를 선택적으로 조절하고 EIF2AK2가 지배적인 역할을 한다는 것을 입증했으며 이는 생체 내 실험에서 검증되었습니다. .
그림 5: BBR 표적 단백질의 기능적 연구
6. EIF2AK2의 특정 표적화를 통해 BBR은 IL-1β, IL-6, IL-18 및 TNF-α의 생체 내 분비를 하향 조절합니다. EIF2AK2 유전자의 녹다운은 항염증 효능과 간 보호 작용을 감소시킵니다.
그런 다음 그들은 생체 내에서 EIF2AK2를 표적으로 삼아 BBR이 IL-1β, IL-6, IL-18 및 TNF-α 방출에 영향을 미치는지 여부를 조사했습니다. 이를 위해 그들은 shEIF2AK2를 운반하는 아데노 관련 바이러스(AAV)의 정맥 주사를 사용하여 EIF2AK2 유전자 녹아웃 마우스 모델을 만들었습니다. 야생형 및 EIF2AK2 녹아웃 마우스에 BBR(3mg/kg)을 복강내 투여한 후 LPS를 주사했습니다. BBR은 대조군에서 IL-1β, IL-6, IL-18 및 TNF-α의 수준을 크게 감소시켰으나 EIF2AK2 녹아웃 그룹에서는 이 효과가 약화되었습니다. 간 조직의 H&E 염색을 통한 조직학적 검사는 EIF2AK2 녹아웃 마우스에서 간 염증 침윤에 대한 BBR의 개선 효과가 약화되었음을 나타냅니다. 이러한 발견은 BBR이 EIF2AK2를 표적으로 삼아 IL-1β, IL-6, IL-18 및 TNF-α의 분비를 잠재적으로 하향조절하고 우수한 안전성을 나타냄을 시사합니다.
그림 6: 생체 내 EIF2AK2 기능 검증.
이 연구는 베르베린과 같은 생체 활성 분자의 복잡한 메커니즘을 밝히고 전통 약물에 대한 현대 연구의 발전을 촉진하는 ABPP 기술의 강력한 이점을 충분히 보여줍니다. 기존 약물인 베르베린의 새로운 표적과 작용 메커니즘을 밝혀냄으로써 전통 의학의 생물학적 기능에 대한 이해를 풍부하게 할 뿐만 아니라 염증 관련 질병 치료에 대한 새로운 관점과 가능성을 열어줍니다. 이 결과는 ABPP와 같은 현대 과학 기술의 지원으로 보다 전통적인 약물이 특정 표적과 메커니즘의 식별을 통해 용도가 변경되어 인류 건강 노력에 크게 기여할 것임을 예고합니다.