2024年12月31日,中國中醫(yī)科學院中藥研究所王繼剛教授團隊聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)大學營養(yǎng)與健康系朱銀華副教授在Aging Cell上發(fā)表題為“Identifying ENO1 as a protein target of chlorogenic acid to inhibit cellular senescence and prevent skin photoaging in mice”的文章。綠原酸顯著抑制UVA誘導的人真皮皮膚成纖維細胞(HDF)衰老?;诨钚缘牡鞍踪|(zhì)譜分析(ABPP)揭示ENO1是綠原酸在HDF細胞中的直接靶點。機制上,綠原酸共價結合ENO1,并通過抑制ENO1蛋白的活性來阻斷糖酵解途徑來阻止UVA誘導的細胞衰老。
研究背景
1、光老化是由于皮膚長期暴露于紫外線(UV)輻射引起的皮膚老化過程,與皮膚癌的發(fā)生密切相關。
2、現(xiàn)有的防止或治療皮膚光老化的方法(如藥物療法、化學剝脫、微波療法和激光療法等)只能在一定程度上緩解光老化,且都有各自的缺陷。
3、綠原酸是一種重要的生物活性膳食多酚,具有抗氧化和免疫調(diào)節(jié)作用,能夠減少ROS產(chǎn)生和炎癥細胞因子釋放。然而,綠原酸在防止皮膚光老化中的具體機制尚不明確。
研究方法
1、使用ABPP技術篩選綠原酸在衰老HDF細胞中的蛋白靶點。首先設計并合成了綠原酸化學探針(綠原酸-P),通過點擊化學反應與熒光染料或生物素結合,用于標記其結合蛋白。
2、通過一系列實驗驗證綠原酸與ENO1的相互作用,包括pull-down實驗、細胞熱轉(zhuǎn)移分析(CETSA)、免疫熒光染色和LC-MS/MS分析。結果表明,綠原酸通過Cys399殘基與ENO1共價結合。
3、使用MicroScale Thermophoresis(MST)和位點定向突變技術進一步驗證綠原酸與ENO1的結合位點。MST結果顯示,綠原酸與野生型ENO1的親和力(Kd = 20 μM)遠高于突變蛋白(Kd = 130 μM)。
實驗設計
1、綠原酸在體外實驗中有效防止了UVA誘導的HDF細胞衰老,表現(xiàn)為減少SAβ-gal染色陽性細胞比例、降低ROS水平、抑制p16和p21蛋白表達以及減少炎癥因子TNFα和IL-6的釋放。
2、在小鼠模型中,綠原酸顯著減輕了UVR誘導的皮膚光老化現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為減少皮膚皺紋、改善皮膚彈性、減輕表皮角化過度和真皮炎癥浸潤。
3、通過蛋白質(zhì)組學分析,綠原酸處理后,UVR上調(diào)的糖酵解相關蛋白被下調(diào),進一步證實了綠原酸通過抑制ENO1活性來抑制糖酵解途徑,從而延緩細胞衰老。
結果與分析
1、綠原酸顯著提高了ENO1蛋白的熱穩(wěn)定性,并通過Cys399殘基與ENO1共價結合。
2、綠原酸抑制了UVA誘導的HDF細胞中ENO1的酶活性,減少了糖酵解產(chǎn)物NAD+/NADH比率的增加,降低了乳酸脫氫酶(LD)和丙酮酸(PA)水平。
3、在小鼠模型中,綠原酸顯著減少了皮膚皺紋評分,改善了皮膚病理特征,并降低了血清中TNFα、IL1β和IL6的水平。
總體結論
1、綠原酸通過抑制ENO1活性,阻斷糖酵解途徑,從而有效防止UVA誘導的細胞衰老和皮膚光老化。
2、這項研究首次揭示了綠原酸在抗衰老細胞中的蛋白靶點和作用機制,表明綠原酸作為一種天然多酚,具有顯著的抗皮膚老化潛力。未來的研究應繼續(xù)探索綠原酸的作用機制,并優(yōu)化其濃度和給藥時間,以推動其在臨床中的應用。