分析测试百科网 > 行业资讯 > 微信文章

iScience封面文章！北京中医药大学吴圣贤团队巴豆酰化/乙酰化修饰组学揭示灵芝腺苷降脂机制

精准医学与蛋白组学

2022.11.21

景杰生物 | 报道

灵芝是一种担子菌，在中医中具有很高的药用价值。它含有多种必需的生物活性化合物，因此在治疗或预防许多疾病方面具有独特的优势。腺苷是灵芝中重要的生物活性成分，已有研究表明，腺苷能作为信号分子激活棕色脂肪进而消耗热量。然而，纯腺苷的副作用限制了其临床应用，因此，灵芝中的腺苷提取物 (AEGL) 是否具有安全的抗高脂作用，其潜在机制值得探讨。

蛋白质翻译后修饰 (PTMs) 是向蛋白质氨基酸残基添加多肽或化学基团的关键生物过程，以便通过改变蛋白质稳定性，定位，活性或相互作用。脂质的代谢涉及准确而复杂的调控网络，例如基因表达，转录和翻译以及蛋白质PTM。已有报道发现几种潜在重要蛋白质的乙酰化可能是脂肪肝疾病发展的关键调节因素。此外赖氨酸巴豆酰化(Kcr) 被证明与转录激活和细胞信号通路。然而，与组蛋白巴豆酰化的脂质代谢相关的生物学功能尚未见报道。

近日，北京中医药大学吴圣贤教授团队在Cell Press 旗下交叉学科期刊 iScience上发表了题为Adenosine-rich extract of Ganoderma lucidum: A safe and effective lipid-lowering substance的封面文章，该研究利用了蛋白组、乙酰化/巴豆酰化修饰组及脂质组的多组学技术探究了AEGL在高脂饮食 (HFD) 诱导的高脂血症中的降脂作用，结果发现 AEGL治疗后肝脂肪变性显著改善，且无肝肾损害。同时调节参与PPAR信号通路的蛋白质的表达及乙酰化/巴豆酰化修饰可能是观察到的AEGL降脂效应的潜在机制之一。景杰生物为该研究提供了蛋白组/乙酰化修饰组及巴豆酰化修饰组学技术支持。

研究者首先利用UPLC/Q-TOF-MS联用技术鉴定了灵芝中的核苷谱并确定了腺苷含量，腺苷组分的峰面积百分比在HPLC光谱中259nm波长处占72.68%。随后对灵芝中腺苷提取物的降脂作用进行了探究。由于野生型小鼠对HFD诱导的高甘油三酯血症的反应是不稳定的，此外灵芝及其相关成分可以通过调节LDLR和瘦素改善高脂血症，因此研究者选用了HFD喂养的野生型小鼠和ApoE^−/−小鼠研究AEGL对HFD诱导的高脂血症的抗高脂血症作用和潜在机制。

结果发现，AEGL治疗8周后，血清总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇 (LDL-c) 水平分别显著降低了45.59%、41.22%和39.02%，肝脏TC和TG水平分别降低了44.15%和76.23%。此外还观察到AEGL治疗后肝脂肪变性显着改善，无肝肾损害，表明AEGL可以通过调节肝脂代谢来缓解高脂血症。

图1 AEGL治疗改善了ApoE^−/−小鼠高脂血症的症状

接下来研究者对小鼠肝蛋白进行了蛋白质组学和乙酰化/巴豆酰化修饰组学研究，旨在揭示AEGL降脂作用的潜在机制。主成分分析 (PCA) 表明，HFD组和AEGL组中的蛋白质谱均有明显的分离，同时乙酰化和赖氨酸巴豆酰化修饰的水平也明显通过AEGL处理而改变。GO和KEGG富集分析发现，差异乙酰化修饰及巴豆酰化修饰蛋白大多富集于PPAR信号通路和脂肪酸代谢，意味着AEGL可以调节脂质代谢，特别是脂肪酸(FA)代谢，且PPAR信号通路的激活在AEGL的降脂效应中起着关键作用。

图2 AEGL处理调节参与脂肪酸代谢的蛋白质表达和PTMs

为了进一步探究AEGL降脂效应中PTMs的作用机制，研究聚焦在HFD诱导的ApoE^−/−小鼠对其进行AEGL治疗，同时检测了蛋白组及修饰水平变化，结果表明，PPAR信号通路中的蛋白质，如Fabp1、Acsl5、Abcd3、Ech1、Acox1、Cpt2和Hadh等均处于下调状态。此外上述蛋白质的乙酰化修饰水平以及ACOX1和ACSL5的巴豆酰化修饰水平在AEGL后上调，而FABP2、ACSL1、ACSM3和ehhadh的巴豆酰化修饰水平下调，表明脂质氧化相关蛋白质的乙酰化和巴豆酰化修饰在AEGL的降脂活性中部分起到了作用。

图3 多组学分析显示，AEGL促进HFD喂养的ApoE^−/−小鼠中的脂肪酸代谢

综上所述，该研究发现AEGL有效地降低了HFD喂养的ApoE^−/−小鼠中血清和肝脏中的脂质水平。通过整合蛋白质组学、修饰组学和脂质组学的多组学分析揭示AEGL降脂的生物学机制是通过调节FA代谢相关蛋白的表达及乙酰化和巴豆酰化修饰水平实现的。该研究不仅为治疗高脂血症提供了新的候选者，而且还为基于多组学研究模型的多靶点药物的机制研究提供了思路。

图4 图形摘要

吴圣贤教授团队长期从事颈动脉粥样硬化领域的研究，尤其专注中药在组蛋白修饰或肠道菌群方面的研究。北京中医药大学东直门医院吴圣贤教授、天津中医药大学药学院吴崇明教授和北京营养源研究所周琪乐教授为共同通讯作者。课题组中北京中医药大学东直门医院的李贺博士、杜雅薇博士、姬寒蕊博士和北京协和医院药用植物研究所杨娅婻为共同第一作者。