Pepstatin A(抑肽素)作為天冬氨酸蛋白酶抑制劑的作用機(jī)制及研究應(yīng)用

Pepstatin A （抑肽素，AbMole，M3657）是一種由放線(xiàn)菌產(chǎn)生的天然肽類(lèi)化合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)獨(dú)特的Statine 殘基（(3S,4S)-4-氨基-3-羥基-6-甲基庚酸），這一結(jié)構(gòu)特征使其能夠高效抑制天冬氨酸蛋白酶家族成員。X 射線(xiàn)晶體學(xué)研究顯示，Pepstatin A （抑肽素，AbMole，M3657）的Statine 殘基的羥基可與天冬氨酸蛋白酶活性中心的兩個(gè)催化天冬氨酸殘基形成穩(wěn)定的氫鍵網(wǎng)絡(luò)（抑制常數(shù)Ki可達(dá)0.072 μM），這種相互作用模式賦予了Pepstatin A對(duì)胃蛋白酶、組織蛋白酶D/E等酶的抑制能力。AbMole為全球科研客戶(hù)提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點(diǎn)蛋白、化合物庫(kù)、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專(zhuān)利引用。

在實(shí)驗(yàn)中，Pepstatin A （抑肽素，AbMole，M3657）常被用于自噬相關(guān)的研究，Pepstatin A常與E-64d（Aloxistatin，AbMole，M2376）聯(lián)合使用以阻斷溶酶體降解通路。這種抑制劑的組合通過(guò)抑制溶酶體中的蛋白酶，可有效阻斷自噬流的最后降解步驟，導(dǎo)致自噬體和溶酶體在細(xì)胞內(nèi)累積。例如Pepstatin A和E-64d聯(lián)用后，在饑餓處理的HEK293和HeLa細(xì)胞中誘導(dǎo)了自噬標(biāo)志物L(fēng)C3-II的累積，提示自噬流的阻斷^[2]。Pepstatin A還在病毒復(fù)制抑制方面表現(xiàn)出多方面的抑制活性。有研究證明，Pepstatin A能有效抑制病毒蛋白酶（如ASPRV1蛋白酶）的活性，從而限制病毒復(fù)制^[3]；Pepstatin 還可通過(guò)抑制組織蛋白酶D（Cathepsin D）的活性，干擾病毒對(duì)趨化因子的水解，從而影響HIV病毒的復(fù)制^[4]；Pepstatin A還能通過(guò)上調(diào)凋亡相關(guān)酪氨酸激酶（AATK）的表達(dá)來(lái)廣譜抑制病毒復(fù)制，而AATK敲除會(huì)顯著削弱Pepstatin A的抗病毒效果^[5]。Pepstatin A還可通過(guò)抑制組織蛋白酶 D 進(jìn)而影響淀粉樣蛋白前體加工。例如Pepstatin A（10mg/kg）在 APP/PS1 轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，可使大腦皮層 β-淀粉樣斑塊減少35%，同時(shí)伴隨小膠質(zhì)細(xì)胞活化標(biāo)志物CD68表達(dá)下調(diào)^[6]，這為阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性動(dòng)物疾病模型的機(jī)制研究提供了新視角。Pepstatin A還可以誘導(dǎo)抑制核因子κ B受體活化因子配體（RANKL）誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞分化，這種抑制作用呈現(xiàn)出劑量依賴(lài)性，且與組織蛋白酶D等蛋白酶的活性無(wú)關(guān)，主要涉及對(duì)ERK信號(hào)通路的阻斷^[7]。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。

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*本文所述產(chǎn)品僅供科研使用。

參考文獻(xiàn)
[1] R. E. da Silva-Lopez, T. A. A. de Araujo, H. J. J. Monteiro, et al., Study of protease activity from Aspergillus awamori INCQS2B.361U2/1 extracellular fraction and modification of culture medium composition to isolate a novel aspartic protease, Brazilian journal of microbiology : [publication of the Brazilian Society for Microbiology] 53(3) (2022) 1599-1611.
[2] Isei Tanida, Naoko Minematsu-Ikeguchi, Takashi Ueno, et al., Lysosomal turnover, but not a cellular level, of endogenous LC3 is a marker for autophagy, 1(2) (2005) 84-91.
[3] M. Golda, J. A. Motyan, K. Nagy, et al., Biochemical Characterization of Human Retroviral-Like Aspartic Protease 1 (ASPRV1), Biomolecules 10(7) (2020).
[4] O. A. Arodola, M. E. Soliman, Hybrid 2D/3D-quantitative structure-activity relationship and modeling studies perspectives of pepstatin A analogs as cathepsin D inhibitors, Future medicinal chemistry 10(1) (2018) 5-26.
[5] L. Zhao, R. Song, Y. Liu, Glycolytic metabolite phosphoenolpyruvate protects host from viral infection through promoting AATK expression, European journal of immunology 53(12) (2023) e2350536.
[6] Suhyun Kim, Heejung Chun, Yunha Kim, et al., Astrocytic autophagy plasticity modulates Aβ clearance and cognitive function in Alzheimer’s disease, 19(1) (2024) 55.
[7] Hajime Yoshida, Kuniaki Okamoto, Tsutomu Iwamoto, et al., Pepstatin A, an aspartic proteinase inhibitor, suppresses RANKL-induced osteoclast differentiation, 139(3) (2006) 583-590.