Цитраконат ингибирует катализ ACOD1 (IRG1), снижает реакцию интерферона и окислительный стресс, а также модулирует воспаление и клеточный метаболизм.

Oct 22, 2023

Метаболизм природы, том 4, страницы 534–546 (2022 г.) Процитировать эту статью

10 тысяч доступов

16 цитат

84 Альтметрика

Подробности о метриках

Хотя иммуномодулирующие и цитопротекторные свойства итаконата широко изучены, неизвестно, обладают ли его природные изомеры мезаконат и цитраконат схожими свойствами. Здесь мы показываем, что итаконат частично превращается в мезаконат внутриклеточно и что накопление мезаконата при активации макрофагов зависит от предварительного синтеза итаконата. При добавлении к клеткам человека в супрафизиологических концентрациях все три изомера снижают уровень лактата, тогда как итаконат является сильнейшим ингибитором сукцинатдегидрогеназы (СДГ). В клетках, инфицированных вирусом гриппа А (IAV), все три изомера глубоко изменяют метаболизм аминокислот, модулируют высвобождение цитокинов/хемокинов и уменьшают передачу сигналов интерферона, окислительный стресс и высвобождение вирусных частиц. Из трех изомеров цитраконат является сильнейшим электрофильным и агонистом ядерного фактора-эритроидного 2-фактора 2 (NRF2). Только цитраконат ингибирует катализ итаконата цис-аконитатдекарбоксилазой (ACOD1), вероятно, путем конкурентного связывания с сайтом связывания субстрата. Эти результаты показывают, что мезаконат и цитраконат являются иммуномодулирующими, антиоксидантными и противовирусными соединениями, а цитраконат — первым природным ингибитором ACOD1.

Малые ненасыщенные дикарбоновые кислоты итаконовая, мезаконовая и цитраконовая кислоты представляют собой встречающиеся в природе изомеры, различающиеся только расположением двойной связи (рис. 1). Итаконат является ключевым метаболитом активированных макрофагов и является продуктом митохондриального фермента ACOD11,2. Он интенсивно исследуется как связующее звено между метаболизмом и иммунитетом, обладает иммуномодулирующими свойствами (обзоры приведены в ссылках 3, 4) и обнаруживается в биожидкостях, клетках и тканях человека при различных воспалительных и инфекционных заболеваниях, а также на моделях грызунов. болезней человека (подытожены в ссылке 5). Сведения о происхождении и катаболизме мезаконата и цитраконата у эукариот скудны. Учитывая их высокое структурное сходство, возможно взаимное превращение между тремя изомерами, например, с помощью эндогенных изомераз. Основываясь на работе по метаболизму итаконата с использованием изолированных митохондрий печени6, Nemeth et al. предположили, что мезаконат может быть продуктом катаболизма итаконата через итаконил-КоА7. Единственное исследование, предполагающее механизм биосинтеза цитраконата у высших организмов, основано на профилировании метаболитов пациентов с метилмалоновой ацидемией, где было предположено, что он является катаболитом аминокислоты с разветвленной цепью (BCAA) изолейцина8. Появляется все больше доказательств того, что повышенные уровни мезаконата или цитраконата могут быть связаны с метаболическими заболеваниями человека (подведены в ссылке 5). Однако еще предстоит выяснить, являются ли эти повышенные концентрации патофизиологически значимыми или они просто представляют собой эпифеномены нарушений метаболизма. У человека нет информации о тканевом распределении мезаконата или цитраконата. Однако при скрининге органов здоровых мышей мы недавно показали, что мезаконат встречается в лимфатических узлах, а цитраконат - в лимфатических узлах и селезенке, что повышает вероятность некоторых функций иммунитета5.

Выбранные промежуточные соединения ТСА и лактат измеряли с помощью ВЭЖХ-МС/МС через 6 и 24 часа в экспериментах по поглощению изомера итаконата, показанных на рис. 1 расширенных данных. Концентрации выражены на основе рассчитанного объема клеток. а, PCA, иллюстрирующий сильные изменения, вызванные всеми тремя изомерами через 6 часов, но относительную нормализацию эффектов мезаконата и цитраконата к 24 часам. б–г. Измеренный изомер указан над каждым графиком, добавленные изомеры — под осью x. e, Концентрации лактата и некоторых промежуточных продуктов TCA (концентрации указаны по оси y) через 6 часов после добавления изомеров, указанных под осью x. Все три изомера снижают уровень лактата (что соответствует ингибированию гликолиза), но только итаконат повышает уровень сукцината, что позволяет предположить ингибирование СДГ. Цитра, цитраконовая кислота; Ита, итаконовая кислота; Меза, мезаконовая кислота. n = 3 биологических повтора, означает ± стандартное отклонение. Непарный t-критерий. *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,01, ***P ≤ 0,001, ****P ≤ 0,0001; НС, не существенно.