Acta Pharmaceutica Sinica B: 创新了一种通过结合SIRT1激活剂和FXR激动剂来开发治疗肝病策略

导读

法尼醇X受体(FXR)被广泛认为是治疗各种肝病的有希望的靶点；然而，药物开发中的配基小组显示出有限的临床益处，没有明确的机制。在这里，我们揭示了乙酰化启动和协调FXR核质穿梭，然后在肝损伤条件下促进胞浆E3连接酶芯片的降解，这是限制FXR激动剂治疗肝病临床疗效的主要罪魁祸首。在炎症和凋亡刺激下，K217位FXR乙酰化增强，接近核定位信号，阻止其被Importin KPNA3识别，从而阻止其核输入。同时，核输出信号中T442位的磷酸化减少促进了其被出口蛋白CRM1识别，从而促进了FXR向胞浆的出口。乙酰化控制FXR的核质穿梭，导致FXR的胞质保留增加，易于被ChIP降解。SIRT1激活剂减少FXR的乙酰化，防止其胞浆降解。更重要的是，SIRT1激活剂与FXR激动剂在对抗急性和慢性肝损伤方面具有协同作用。总之，这些发现创新了一种通过结合SIRT1激活剂和FXR激动剂来开发治疗肝病的有前景的策略。

论文ID

题目：SIRT1 activation synergizes with FXR agonism in hepatoprotection via governing nucleocytoplasmic shuttling and degradation of FXR

译名：SIRT1激活通过调控核质穿梭和FXR降解而与FXR激动剂协同发挥保肝作用

期刊：Acta Pharm Sin B                                    

IF：14.903

发表时间：2023.2

通讯作者单位:中国药科大学

DOI号：https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.08.019

主要内容

FXR及其多种功能的发现使FXR激动剂成为治疗多种肝病的有效药物。然而，FXR配体作为肝病药物，特别是NASH药物的开发遇到了困难，因为它们的临床益处有限。我们先前证明，预防性而非治疗性的OCA给药会阻碍肝星状细胞的激活和纤维化的发展。值得注意的是，随着纤维化的发展，肝细胞中FXR的蛋白水平逐渐下降，但机制尚不清楚。在这里，我们揭示了一种意想不到的机制，即乙酰化通过芯片驱动和协调FXR在细胞质中的核质穿梭和随后的蛋白质降解，从而揭示了FXR的精确调控动力学。基于这些发现，我们进一步验证了SIRT1激活剂和FXR激动剂的组合在对抗肝损伤，特别是NASH方面具有协同作用。我们的发现可能为更好地开发FXR作为多种肝病的靶点铺平道路。

NRS配体通过“占有率驱动”的模式发挥作用，在这种模式下，药物相关的抑制或激活通常只有在高靶标参与/占有率的情况下才能实现。因此，足够的NRs蛋白表达对于NR配体的药理作用是至关重要的。为了支持这一观点，17b-雌二醇被证明不能像在青年和中年大鼠那样在老年大鼠中发挥显著的神经保护作用，这是因为老年大鼠的另一种NR成员--海马区Era蛋白的降解增加和显著减少。在本研究中，我们证明了在FXR丢失的情况下，OCA的保肝作用被削弱和/或取消。值得注意的是，在NASH、原发性胆汁性肝硬变和纤维化患者以及患有各种急性或慢性肝病的动物中，肝脏FXR蛋白水平显著下降。在CCl4损伤的小鼠中，治疗性给予OCA对改善肝功能起到了边际作用，而Ad-FXR注射恢复了肝脏FXR蛋白的表达。这些结果提供了直接的证据，表明各种肝病中肝脏FXR蛋白水平的降低是FXR激动剂临床疗效有限的主要原因；因此，鉴于受损肝脏中FXR水平降低的机制正在被阐明，恢复FXR蛋白水平的创新策略对于提高FXR激动剂的临床益处至关重要。

肝脏FXR的丢失是FXR激动剂在受损肝脏中疗效受损的基础

NRs主要在核室中定位和发挥作用。除了功能实现外，通过UPS或自噬进行的蛋白质降解也是基于区区化进行的。先前的一项研究表明，UPS的核心成分26S蛋白酶体主要存在于蛋白质降解的核团中。然而，后者的一项研究发现，与胞质蛋白酶体相比，定位于核的蛋白酶体的肽酶活性显著降低，这表明胞浆是降解细胞内蛋白质的主要隔室，包括数千种核蛋白。与原住民蛋白质不同，核蛋白的胞浆降解带来了重大的拓扑问题。因此，这些蛋白质的降解需要重新定位。然而，NRS和TFS的重新定位和细胞质降解的保守机制仍不清楚。本研究以FXR为典型例，揭示了PTMs级联与核质关闭和随后的细胞质降解的耦合机制，这可能为理解蛋白质区区化、功能和降解的精确调控环路提供了一种通用机制。NRs和tf，尽管传统上定位于细胞核，但可以在细胞质和细胞核之间流动。此外，还发现了一些NRs和Tf的多种细胞质功能。最近，我们展示了FXR的细胞质功能，表明核质穿梭是FXR的一个重要特征，尽管机制尚不清楚。在这里，我们发现FXR的核质穿梭依赖于它与Importin KPNA3和Exportin CRM1的相互作用。FXR与KPNA3之间的关联性降低，而FXR与CRM1之间的关联性在凋亡刺激下增加，最终导致FXR在细胞质中过度滞留，FXR受到芯片介导的蛋白酶体降解。

减少KPNA3与FXR的相互作用限制了FXR在凋亡的HepG2细胞中的核导入

PTMS对于快速适应细胞压力是至关重要的，而NLSS/NESS通常由PTMS调节以穿梭底物。S期激动素相关蛋白2、phosphofructokinase-2/fructose-2，6bisphosphatase 3和g-干扰素诱导蛋白16的NLS基序中的赖氨酸乙酰化会削弱它们的活性，并在细胞质中积累这些蛋白。富含丝氨酸/精氨酸的蛋白激酶2在NLS处发生O-GlcN酰化，触发其与Importin的结合和核转位。FXR NLS基序周围的蛋白质序列比对显示，在赖氨酸217处有一个保守的乙酰化位点。遗传学和多肽水平的研究表明，K217的乙酰化干扰了KPNA3对其的识别。同样，遗传和多肽水平的研究表明，T442的磷酸化破坏了CRM1对FXR的识别。在细胞凋亡刺激下，K217位的FXR乙酰化和T442位的磷酸化分别显著增加和减少。除了它对转录活性的调节外，先前的一项研究已经观察到FXR的核位置与其在Y67和T442的磷酸化呈正相关，但没有明确的机制。在本研究中，我们提供了强有力的证据表明，FXR T442的磷酸化抑制了新发现的Ness的活性，并阻止了它们被CRM1识别，从而阻止了它的核输出。在凋亡细胞中，FXR的磷酸化程度降低，导致核到胞浆的移动和胞浆堆积的增加。FXR被P300乙酰化，被SIRT1去乙酰化，铰链区的K217是主要的乙酰化位点。重要的是，我们观察到细胞质中乙酰化可能负向调节细胞核中FXR磷酸化的PTM之间的串扰。通过乙酰化控制磷酸化的可能机制可能在于FXR对特定的磷酸酶的空间可利用性，这需要进一步的研究。

减少KPNA3与FXR的相互作用限制了FXR在凋亡的HepG2细胞中的核导入

本研究表明乙酰化在FXR的保肝作用中起重要作用。去乙酰化通过恢复FXR在肝细胞中的蛋白表达来提高FXR治疗急慢性肝病的疗效。除乙酰化作用外，其他PTM在FXR的保肝作用中也起着关键作用。以往的研究表明，在HSCs激活过程中，FXR的SUMO化水平逐渐升高。本研究提示，糖基化可能通过调节FXR的转录活性而发挥其抗肝纤维化的作用。综上所述，在这项研究中，我们提供了SIRT1激动剂与FXR激动剂联合使用的第一线证据，表明SIRT1激活剂与FXR激动剂联合使用是一种有希望的治疗各种肝病的策略。这项研究的结果可能会鼓励未来的研究，以测试SIRT1激活剂和激动剂/激动剂在不同的病理环境中的组合。

SIRT1激活与FXR激动剂通过延缓FXR的降解，在对抗急性肝损伤方面具有协同作用

总结

在这项研究中，我们证明了SIRT1激活与FXR激动剂通过调控核质穿梭和FXR的降解而协同起到保护肝脏的作用。在肝损伤条件下，乙酰化启动和协调FXR核浆穿梭，随后通过CHIP降解胞浆，这是临床上FXR激动剂治疗效果有限的主要原因。在细胞凋亡刺激下，位于NLS附近的K217位的FXR乙酰化增强阻断了Importin KPNA3对其的识别，从而阻止了FXR蛋白的核输入。同时，Ness中T442位的磷酸化减少促进了它被出口蛋白CRM1识别，从而促进了FXR向胞浆的核输出。在细胞凋亡和炎症应激下，FXR核质穿梭的乙酰化增强导致其过度胞质滞留和被ChIP降解。减少FXR乙酰化的SIRT1激活剂逆转了这一过程，并与FXR激动剂在对抗肝损伤方面具有协同作用。我们的发现揭示了PTMS与FXR的空间分布和蛋白质降解过程之间的重要联系。我们提供了一种创新的策略，将SIRT1激活剂和FXR激动剂结合起来，改善了对肝脏疾病的肝脏保护作用。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.08.019

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Q教授，博士生导师，博士生导师，重塑相关心血管疾病教育部重点实验室副主任。兼中国生理学会副秘书长及中国病理生理学会常务理事。长期从事代谢异常与重塑相关心血管疾病的发病机制及潜在靶点研究。在Circulation、Hepatology、J Hepatol等杂志发表论文50余篇。主持国家自然科学基金重大研究计划等项目6项，参与科技部重点研发计划2项，入选北京市海外高层次人才计划及教委长城学者计划等。

国自然专家八：

X教授，脂糖代谢实验室/重庆市重大代谢性疾病转化医学重点实验室，主任、教授、博士生导师、内分泌与代谢学科带头人；中国侨界(创新人才)贡献奖获得者；美国内分泌学会高级会员、美国生理学会、美国糖尿病协会会员；Journal of Neuroendocrinology等期刊审稿专家。近五年，主持国家级项目3项（国家自然科学基金重点项目1项、面上项目2项），省部级课题2项；发表通讯作者SCI 论文5篇；获得中华医学会科研奖励1项；培养博士1人，硕士16人。疾病转化医学重点实验室，主任、教授、博士生导师、内分泌与代谢学科带头人；重庆市生物化学与分子药理学重点实验室PI、脂糖代谢实验室实验室执行主任。中国侨界(创新人才)贡献奖获得者；美国内分泌学会高级会员、美国生理学会、美国糖尿病协会会员；Journal of Neuroendocrinology等期刊审稿专家。近五年，主持国家级项目3项（国家自然科学基金重点项目1项、面上项目2项）。

国自然专家九：

L教授，医院病理科主任、博士生导师、病理学科带头人；重庆市中青年骨干教师，霍英东青年教师奖获得者；USCAP会员，国际老年痴呆协会会员，中国神经科学学会会员，多个国内外期刊审稿专家。近五年，主持国家级项目4项（国家自然科学基金面上项目3项、青年基金项目1项），省部级课题3项；发表通讯作者SCI 论文二十余篇；培养博士1人，硕士23人，曾作为访问学者、访问教授分别留学加拿大、美国。

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中科院研究员，中国科学院研究生院生物化学与分子生物学博士，2001-2008年任职于美国罗约拉大学医学中心神经科学部期间，曾与著名神经内分泌学专家Louis Van de Kar 教授、George Battaglia教授等合作从事神经药理学研究，共同主持和参与多项美国心脏协会和美国国家卫生部(NIH)项目。2008年回国以来主持多项国自然，评审国自然经验丰富。

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