陈燕铭/石国军教授最新研究成果：中药食材中富含的隐绿原酸通过增强内质网降解蛋白质功能改善肽类激素分泌缺陷
近日，中山大学附属第三医院内分泌与代谢病学科陈燕铭/石国军教授团队在营养生物学领域国际知名期刊 Journal of Nutritional Biochemistry 发表最新原创性研究成果，论文第一作者是中山大学附属第三医院内分泌与代谢病学科杨吉锋博士研究生。隐绿原酸通过增强内质网降解等相关功能，促进细胞内错误折叠蛋白质的降解，改善肽类激素分泌缺陷，恢复细胞的正常生理功能。然而，目前尚缺乏针对调控ERAD功能以改善肽类激素的产生与分泌的临床药物。作者：杨吉锋
中山大学附属第三医院内分泌与代谢病学科
近日，中山大学附属第三医院内分泌与代谢病学科陈燕铭/石国军教授团队在营养生物学领域国际知名期刊 Journal of Nutritional Biochemistry （JCR-Q1）发表最新原创性研究成果，论文第一作者是中山大学附属第三医院内分泌与代谢病学科杨吉锋博士研究生。
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通过运用计算机技术辅助药物筛选技术，筛选出调控肽类激素分泌的天然小分子药物——隐绿原酸（Cryptochlorogenic acid，CCA）。它在许多天然食物或中药材中广泛分布，桑叶、金银花等中含量较为丰富。隐绿原酸通过增强内质网降解（ERAD）等相关功能，促进细胞内错误折叠蛋白质的降解，改善肽类激素分泌缺陷，恢复细胞的正常生理功能。
肽类激素分泌失调是肥胖、糖尿病等代谢性疾病的关键致病因素。ERAD是细胞内的“清洁工”，可通过降解错误折叠蛋白质以维持内分泌细胞正常产生与分泌激素的生理功能。ERAD功能缺陷会导致许多肽类激素的成熟或分泌缺陷，进而导致相关疾病的发生。然而，目前尚缺乏针对调控ERAD功能以改善肽类激素的产生与分泌的临床药物。“药食同源”的思想在中国源远流长，《黄帝内经太素》记载“空腹食之为食物，患者食之为药物”，便很好地反映了“药食同源”的思想。在华人圈和东南亚地区，“药食同源”治疗慢性病的理念深入人心，“保温杯里泡枸杞”成了年轻人的办公室潮流。食物或中药来源天然小分子药物不仅来源广泛，同时一般具有较高的食用安全性和高效吸收性，是治疗内分泌慢性代谢病的药物宝库。
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研究团队运用计算机技术辅助药物筛选的思路，靶向ERAD的关键功能性蛋白Sel1L进行药物筛选。Sel1L蛋白具有“口袋结构”，是天然的小分子药物结合位点。通过计算机模拟Sel1L蛋白与小分子药物结合的过程，最终筛选得到58种与Sel1L蛋白具有强亲和力的来自于“药食同源”化合物库的天然小分子单体药物（图1）。
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图1. 靶向ERAD关键功能性分子Sel1L进行药物筛选
随后，研究团队通过蛋白凝胶电泳和流式细胞术等生物学实验，验证58种天然小分子单体药物对细胞ERAD活性的调控作用，一共筛选到了7种能显著调控ERAD活性的天然小分子单体药物（图2）。
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图2. 通过蛋白凝胶电泳和流式细胞术验证小分子药物对ERAD活性的调控作用
通过计算机进一步模拟这7种天然小分子药物与Sel1L蛋白相互作用的模式，研究团队发现隐绿原酸是其中与Sel1L蛋白具有最强亲和力的天然小分子药物，其与Sel1L蛋白主要以范德华力、碳氢键、氢键以及π-烷基等方式形成分子间相互作用（图3）。
图3. 隐绿原酸和Sel1L蛋白互作模式图
为了验证隐绿原酸是否具有增强ERAD功能，进而促进细胞内错误折叠蛋白质的作用，研究团队通过在细胞内过表达可正常折叠的野生型精氨酸加压素前体蛋白（WT proAVP）以及容易发生错误折叠的突变型精氨酸加压素前体蛋白（G57S proAVP）进行了观察。实验结果表明，加入隐绿原酸后，细胞内错误折叠的proAVP高分子聚合物显著减少（图4A~C）。通过环己酰亚胺（CHX）抑制细胞内蛋白质合成，并用隐绿原酸处理细胞后发现，G57S proAVP表达量显著减少，证明隐绿原酸通过促进G57S proAVP降解，减少其在细胞中的表达量（图4D）。通过ERAD抑制剂LS102处理细胞后发现，隐绿原酸处理后细胞中G57S proAVP含量未减少，证明隐绿原酸是通过ERAD途径促进错误折叠的G57S proAVP降解的（图4E）。进一步通过检测细胞培养基上清中的正确折叠后分泌出细胞外的proAVP，结果发现隐绿原酸处理后上清中proAVP含量显著增加，证明隐绿原酸处理可促进正确折叠的WT proAVP成熟和分泌（图4F）。
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图4. 细胞实验体外验证隐绿原酸促进错误折叠蛋白质降解的功能
进一步地，为了验证隐绿原酸在体内的作用效果，研究团队在小鼠体内构建了内质网应激造成肝脏内错误折叠蛋白累积的动物模型，并用隐绿原酸进行腹腔注射治疗。结果表明，隐绿原酸治疗后，小鼠体内错误折叠蛋白质含量显著减少（图5）。
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图5. 动物实验体内验证隐绿原酸促进错误折叠蛋白质降解的功能
通过上述研究发现，隐绿原酸可增强ERAD功能，促进细胞内错误折叠蛋白质的降解，为细胞发挥正常生理功能提供“干净、安全”的内环境（图6）。隐绿原酸在许多天然食物或中药材中广泛分布，在桑叶、金银花等中含量较为丰富。该研究成果为我们提供了靶向内质网功能进行药物筛选的新策略，是国际上率先通过计算机辅助设计、特异靶向筛选调控ERAD功能小分子的研究，为通过改善肽类激素成熟与分泌而治疗内分泌代谢病提供了新思路，为通过食疗精准预防或治疗相关内分泌慢性代谢病提出了新理念。上述成果已申请国家发明专利（ZL 202111207969.2）。
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图6. 药物筛选及隐绿原酸作用模式图
专
家
简
介
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陈燕铭
教授，主任医师，博士生导师，中山大学附属第三医院副院长、内分泌学科带头人，广东省糖尿病防治重点实验室主任。
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石国军
理学博士，中山大学附属第三医院研究员、内分泌科副主任，广东省糖尿病防治重点实验室副主任。
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（来源：《国际糖尿病》编辑部）
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