近日，Nature期刊發(fā)表了一篇很有意思的文章，想和大家一起分享一下。
這篇文獻(xiàn)名為《Prohormone cleavage prediction uncovers a non-incretin anti-obesity peptide》，主要講了研究人員新發(fā)現(xiàn)一種名為BRP的新型抗肥胖肽的研究。
[話不多說，直接進(jìn)入正文！]
那么BRP是如何被發(fā)現(xiàn)的呢？
研究人員通過干濕實(shí)驗(yàn)結(jié)合的研究方法，一步一步向BRP走近~
首先，研究人員開展了一系列的干實(shí)驗(yàn)：
1.Peptide Predictor工具開發(fā)：這是研究人員開發(fā)的一種基于PCSK前體激素加工的系統(tǒng)計(jì)算-功能方法。該工具通過正則表達(dá)式（RegEx）匹配蛋白質(zhì)序列中的特定文本模式，識(shí)別出可能被PCSK酶識(shí)別的切割位點(diǎn)，從而預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的肽片段。[簡(jiǎn)單來說就是給計(jì)算機(jī)一個(gè)指令，計(jì)算機(jī)給你一個(gè)反饋]。
2.肽片段預(yù)測(cè)：接下來，研究人員利用Peptide Predictor預(yù)測(cè)了人類分泌組中可能被PCSK酶切割的肽片段，重點(diǎn)關(guān)注具有多個(gè)切割位點(diǎn)的前體蛋白[這里為什么是分泌組呢，因?yàn)檫@是激素的關(guān)鍵特征]。最終識(shí)別出373個(gè)前體蛋白，這些蛋白能夠產(chǎn)生2683個(gè)肽片段。
此外，作者還將開源網(wǎng)站以及代碼都公開了，可見其對(duì)科學(xué)秉承著的開放的精神。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，許多預(yù)測(cè)的肽類大小與已知的G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）配體相當(dāng)。
[紙上得來終覺淺，接下來就要?jiǎng)邮珠_展?jié)駥?shí)驗(yàn)了！]
3.肽片段的生物活性測(cè)試：研究人員合成了一種包含100種肽的文庫，并在神經(jīng)細(xì)胞系NS-1（神經(jīng)細(xì)胞抑制食欲）和胰島β細(xì)胞（胰島細(xì)胞控制血糖）系INS1中[這兩個(gè)細(xì)胞系，一個(gè)看食欲，一個(gè)看血糖]評(píng)估這些肽對(duì)Fos基因表達(dá)的影響，以此評(píng)估肽的生物活性。正如預(yù)期的那樣，發(fā)現(xiàn)GLP-1在INS1細(xì)胞中誘導(dǎo)了大約三倍的Fos表達(dá)增加，而神經(jīng)生長(zhǎng)因子（NGF）在NS-1細(xì)胞中誘導(dǎo)了大約十倍的Fos表達(dá)增加。而在測(cè)試的肽類中，鑒定出了BRP（一種由BRINP2衍生的12殘基肽)，在兩種細(xì)胞系中均誘導(dǎo)了超過十倍的Fos表達(dá)。
并且重復(fù)處理并未使細(xì)胞對(duì)BRP產(chǎn)生耐受性[沒有耐藥性]。
BRP的半最大有效濃度（EC??）在1小時(shí)和24小時(shí)處理時(shí)均為大約30微摩爾，而GLP-1在具有內(nèi)源性受體表達(dá)的細(xì)胞中EC??為100微摩爾[說明想要達(dá)到同樣的藥物水平，GLP-1類的用藥量要更多]。
[接下來，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)！]
4. 小鼠動(dòng)物實(shí)驗(yàn)評(píng)估BRP：在小鼠在禁食16小時(shí)后，研究人員通過腹腔注射給予載體（生理鹽水）或BRP，隨后在3小時(shí)內(nèi)測(cè)量食物攝入量。觀察到BRP強(qiáng)有力且迅速地抑制了食物攝入。藥代動(dòng)力學(xué)研究表明，BRP的血漿濃度在注射后1分鐘達(dá)到峰值，BRP在血漿中的半衰期不到10分鐘[說明藥效快，不過持續(xù)時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)，作者還提到注射或口服均可]。
值得注意的是，這種抑制食欲的效果與GLP-1相似。然而，與GLP-1不同的是，BRP并未表現(xiàn)出任何胰腺活性，因?yàn)檠撬胶鸵葝u素分泌保持不變。
此外，在活動(dòng)性、飲水量、通過曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)評(píng)估的焦慮樣行為以及糞便顆粒計(jì)數(shù)方面，均未觀察到差異，在旋轉(zhuǎn)桿實(shí)驗(yàn)中并未引起協(xié)調(diào)困難，在強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中也未引起變化，對(duì)體溫、胃排空或?qū)φ崽堑钠靡矡o影響。此外，通過測(cè)量大鼠攝入高嶺土的情況來評(píng)估，BRP并未引起異食癖。最后，又進(jìn)行了條件性味覺厭惡實(shí)驗(yàn)，以確定BRP給藥是否會(huì)引起厭惡和與惡心相關(guān)的不適反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，BRP并未引起對(duì)糖精的厭惡[不會(huì)導(dǎo)致副作用]。
[繼續(xù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)！]
5. 迷你豬動(dòng)物實(shí)驗(yàn)評(píng)估BRP：
[為什么選擇迷你豬？因?yàn)樗侨祟愡M(jìn)食行為的相關(guān)模型。]
注射后BRP1小時(shí)對(duì)其尾部姿勢(shì)進(jìn)行評(píng)分顯示，食欲抑制與焦慮樣行為無關(guān)。[你可能會(huì)好奇迷你豬焦慮與否是如何判斷的，讓我們一起看下圖]
[2表示開心；4表示好動(dòng)；5表示放松；6表示平靜。是不是很有意思！]
6.BRP是否能夠逆轉(zhuǎn)已經(jīng)患有肥胖癥和糖尿病：通過對(duì)患有肥胖癥和糖尿病的小鼠進(jìn)行BRP注射，觀察到累積食物攝入量更低，葡萄糖耐受性和胰島素耐受性得到改善。此外，體重的減少完全是由于脂肪質(zhì)量的減少[令人心動(dòng)]。一系列的發(fā)現(xiàn)足以表明，BRP可以逆轉(zhuǎn)小鼠的肥胖和代謝綜合征。
7. 探索BRP的作用機(jī)制：研究人員通過磷酸激酶分析，鑒定出BRP誘導(dǎo)磷酸化的底物pCREBS133，并通過對(duì)底物的推測(cè)，選擇進(jìn)行抑制Gαs偶聯(lián)GPCR信號(hào)傳導(dǎo)，結(jié)果觀察到對(duì)Fos基因表達(dá)的抑制。因此，BRP激活與Gαs偶聯(lián)GPCR激活一致，導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞中pCREBS133和Fos活性。隨后通過對(duì)小鼠的組織采集，觀察到BRP激活下丘腦多個(gè)核團(tuán)的FOS信號(hào)，但在后腦和腦干未檢測(cè)到FOS激活。這些結(jié)果共同表明，藥理性給予BRP可通過激活下丘腦POMC陰性神經(jīng)元中的CREB-FOS信號(hào)通路發(fā)揮作用。
隨后通過系統(tǒng)的突變，測(cè)試到L8A突變會(huì)改變BRP的脂溶性特征，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)，Leu8是BRP直接激活神經(jīng)元信號(hào)傳導(dǎo)的必要條件。
基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)供給站:
肽激素：是一類在能量平衡調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用的小分子（少于100個(gè)氨基酸），它們?cè)诜逝种委熤芯哂形Α?/p>
前激素轉(zhuǎn)化酶1/3（PCSK1/3）：在肽激素的加工過程中起關(guān)鍵作用，例如在GLP-1（胰高血糖素樣肽1）的生成中。
GLP-1:調(diào)節(jié)血糖,延緩胃排空以及增加飽腹感來降低血糖; 調(diào)節(jié)食欲：通過作用于大腦中的食欲調(diào)節(jié)中樞，增加飽腹感，減少食物攝入。
司美格魯肽與GLP-1的關(guān)系：是一種長(zhǎng)效胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）受體激動(dòng)劑，主要用于治療2型糖尿病。
GPCR:參與多種生理過程，包括：代謝調(diào)節(jié)：例如，胰高血糖素受體（Glucagon Receptor）和胰島素受體（Insulin Receptor）等血糖水平調(diào)節(jié)；代謝性疾病：GLP-1受體激動(dòng)劑（如利拉魯肽）用于治療2型糖尿病。
Fos基因:在食欲調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。肥胖小鼠的大腦中Fos基因的表達(dá)變化可能影響食欲調(diào)節(jié)中樞的功能，從而導(dǎo)致食欲增加和能量攝入增加。
基于以上研究成果，作者已經(jīng)聯(lián)合成立了新的公司，期待BRP成為上市藥物的一天！
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