Emetine依米丁作為多效性蛋白合成抑制劑的作用機(jī)理及其科研應(yīng)用

Emetine（吐根堿，AbMole，M2666）是一種從吐根屬植物中分離得到的異喹啉類生物堿。長期以來，Emetine作為一種經(jīng)典的蛋白合成抑制劑在生物學(xué)研究中占據(jù)重要地位。此外，Emetine還在抑制病毒復(fù)制等方面受到了廣泛關(guān)注。AbMole為全球科研客戶提供高純度、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、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用。

一、Emetine（吐根堿）的作用機(jī)理
Emetine（吐根堿，AbMole，M2666）的作用靶點(diǎn)之一是真核生物的核糖體。研究表明，Emetine能與核糖體40S亞基的特定區(qū)域結(jié)合，進(jìn)而有效抑制翻譯延伸過程。這種結(jié)合干擾了核糖體沿mRNA模板的易位，導(dǎo)致新生多肽鏈的合成被迅速中止。這種高效的抑制特性，使研究人員能夠在特定時間點(diǎn)“凍結(jié)”細(xì)胞的蛋白合成狀態(tài)，從而用于分析特定蛋白的半衰期、研究其對細(xì)胞的影響，或分析依賴于該蛋白的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。

研究人員發(fā)現(xiàn)Emetine（吐根堿，AbMole，M2666）還對病毒的復(fù)制表現(xiàn)出抑制活性，尤其是RNA類的病毒，包括Poliovirus (PV)、Coxsackievirus (CV)、Echovirus (ECHO)、Zika Virus（ZIKV）、Ebola virus（EBOV）HIV-1、HSV、HCMV等。多項(xiàng)研究表明Emetine的抗病毒機(jī)理涉及多個方面。首先，Emetine能夠通過直接結(jié)合病毒RNA聚合酶來抑制其活性。例如，在對Zika Virus（ZIKV）的研究中，Emetine被發(fā)現(xiàn)可以顯著抑制ZIKV NS5 RNA依賴性RNA聚合酶（RdRp）的活性。其次，Emetine還可通過干擾宿主細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成，抑制病毒基因的翻譯過程。Emetine還能夠積累在溶酶體中，干擾后者的功能，從而抑制病毒的進(jìn)入和復(fù)制。例如有研究表明，Emetine可以顯著增加溶酶體中未酯化膽固醇的菲力平（filipin）染色，提示NPC1膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能受到影響，NPC1是一種與EBOV結(jié)合的蛋白，對EBOV的進(jìn)入至關(guān)重要^[1]。此外，Emetine還可能通過影響溶酶體的pH值來抑制病毒的進(jìn)入^[2]。Emetine對溶酶體功能的干擾還會影響自噬過程。自噬是細(xì)胞清除受損細(xì)胞器和病原體的重要機(jī)制，而溶酶體是自噬過程中的關(guān)鍵細(xì)胞器。Emetine通過破壞溶酶體功能，減少自噬通量，從而抑制自噬。這種機(jī)制可能對依賴自噬進(jìn)行復(fù)制的病毒（如ZIKV）特別有效^[3]。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學(xué)用于動物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。

Emetine（吐根堿，AbMole，M2666）還具有抗阿米巴和抗瘧活性，阿米巴蟲具有活躍的增殖和運(yùn)動能力，因此它高度依賴持續(xù)的蛋白合成。Emetine的處理可迅速耗竭其內(nèi)部關(guān)鍵的短半衰期蛋白，如參與細(xì)胞骨架動態(tài)組裝、胞吞作用及能量代謝的酶系，從而導(dǎo)致其運(yùn)動能力喪失、形態(tài)異常并最終引發(fā)程序性細(xì)胞死亡^[4]。Emetine對惡性瘧原蟲的紅內(nèi)期階段表現(xiàn)出顯著的抑制活性。因?yàn)榀懺�蟲在紅內(nèi)期快速增殖，需要大量合成核酸和膜結(jié)構(gòu)。Emetine通過抑制蛋白合成，間接影響了負(fù)責(zé)嘌呤、嘧啶攝取與合成以及脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵酶的更新，從而導(dǎo)致寄生蟲代謝網(wǎng)絡(luò)崩潰^[5]。

二、Emetine（吐根堿）的科研應(yīng)用
1. Emetine（吐根堿）用于病毒感染研究
Emetine（吐根堿，AbMole，M2666）作為多靶點(diǎn)抗病毒抑制劑，其廣譜性、低耐藥性和抗炎特性使其在多種病毒研究中備受關(guān)注。例如在雞傳染性支氣管炎病毒（IBV）感染模型中，Emetine降低病毒RNA和蛋白水平，保護(hù)雞胚胎免于致死性感染^[6]。在EV-A71病毒感染的小鼠模型中，口服Emetine（0.20 mg/kg）顯著降低多器官病毒的感染量并完全預(yù)防死亡，上述機(jī)制涉及對病毒基因翻譯的抑制^[7]。Emetine和Ganciclovir在HCMV的研究中表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)^[8]。Emetine與Niclosamide的聯(lián)用可實(shí)現(xiàn)對HSV-2的抑制。

2. Emetine（吐根堿）用于神經(jīng)和腫瘤研究
Emetine（吐根堿，AbMole，M2666）可用于研究蛋白合成在記憶鞏固中的作用。例如在SD大鼠的海馬內(nèi)注射Emetine可抑制局部場電位和多單位活動，支持蛋白合成依賴性記憶假說。Emetine還可通過抑制蛋白合成和調(diào)控多條信號通路（如MAPK、Wnt/β-catenin）抑制腫瘤細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)凋亡。在胃癌（GC）細(xì)胞中，Emetine還能阻斷細(xì)胞遷移和侵襲^[9]。此外，Emetine通過降低HIF-1α/HIF-2α和PDK1的表達(dá)，抑制缺氧誘導(dǎo)的腫瘤代謝重編程。Daunorubicin與蒽環(huán)類抑制劑Daunorubicin的聯(lián)用對AML（Acute myeloid leukemia）腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出顯著的增殖抑制^[10]。

3. Emetine用于蛋白翻譯的抑制
Emetine（吐根堿，AbMole，M2666）作為一種不可逆且高效的翻譯延伸抑制劑，能夠“凍結(jié)”核糖體在翻譯中的mRNA上。例如有文獻(xiàn)評估了幾種轉(zhuǎn)錄和翻譯抑制劑對大鼠肝細(xì)胞線粒體RNA和蛋白質(zhì)合成的影響，發(fā)現(xiàn)只有Emetine能直接作用于線粒體，實(shí)現(xiàn)線粒體蛋白質(zhì)合成的抑制，為研究線粒體轉(zhuǎn)錄和翻譯機(jī)制提供了工具^[11]。

4. Emetine（依米丁）用于肺動脈高壓的研究
Emetine（吐根堿，AbMole，M2666）能顯著抑制PAH（Pulmonary Arterial Hypertension）動物模型中的肺動脈平滑肌細(xì)胞（PASMCs）的異常增殖，這是PAH的核心病理特征之一。研究表明Emetine可降低BRD4（含溴結(jié)構(gòu)域蛋白4）及其下游凋亡抑制蛋白survivin的表達(dá)，從而干擾細(xì)胞周期，抑制PASMCs的增殖^[12]。Emetine還可靶向Rho激酶/CyPA/Bsg通路，該通路參與PAH的血管重塑，Emetine通過調(diào)節(jié)這一通路減輕肺動脈高壓。在大鼠PAH模型中，Emetine的處理不僅降低肺動脈壓力，還減輕了肺部炎癥并改善了右心室功能^[12]。
三、范例詳解
Nat Cell Biol. 2024 Jun;26(6):917-931. （IF = 19.6）
武漢大學(xué)、中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的科研團(tuán)隊(duì)在上述論文中探究了哺乳動物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激傳感器 IRE1α的動態(tài)組裝機(jī)制，及其與應(yīng)激顆粒（SGs）的功能關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)人員首先發(fā)現(xiàn)IRE1α 與 SGs 存在動態(tài)的共定位現(xiàn)象：在多種應(yīng)激條件下如Thapsigargin（Tg）誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、亞砷酸鈉（SA）誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激、及葡萄糖剝奪導(dǎo)致的代謝應(yīng)激，哺乳動物細(xì)胞（HeLa、HEK293T、小鼠胚胎成纖維細(xì)胞）中的內(nèi)源性 IRE1α 會形成 0.5-5μm 的團(tuán)簇，且這些團(tuán)簇與 SGs 標(biāo)志物（G3BP1、TIA1）幾乎完全共定位，而 PERK、ATF6α 等其他內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激傳感器無此特性。科研人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)IRE1α 的胞質(zhì) linker 區(qū)域存在著保守的內(nèi)在無序區(qū)（IDRs，富含谷氨酰胺 Q 和絲氨酸 S），該區(qū)域是其與 SGs 結(jié)合的核心。IRE1α-SGs結(jié)合形成的復(fù)合物可以通過增強(qiáng) XBP1 通路活性提升細(xì)胞應(yīng)激耐受。由AbMole提供的Emetine（吐根堿，AbMole，M2666）作為蛋白質(zhì)翻譯的抑制劑，可通過穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)的多聚核糖體，阻止核糖體游離 mRNA 與 RNA 結(jié)合蛋白（如 G3BP1）相互作用，從而抑制 SGs 的組裝。因此，Emetine 被用于驗(yàn)證IRE1α 成簇對 SGs 的依賴性^[13]。



參考文獻(xiàn)及鳴謝
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