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各位读者好，今天为大家带来一篇使用整合转录组学、蛋白质组学、生物信息学和分子对接策略来研究pochonin D（PoD）在叁阴性乳腺癌（TNBC）中的作用、潜在靶点和机制的高分文章，是由中国药科大学团队2025年2月在ACS Cent Sci发表的，题为“Discovery of Natural Resorcylic Acid Lactones as Novel Potent Copper Ionophores Covalently Targeting PRDX1 to Induce Cuproptosis for Triple-Negative Breast Cancer Therapy”。从中药内生真菌中分离出天然产物，诱导叁阴性乳腺癌（TNBC）细胞发生铜死亡，为TNBC的治疗提供了新的理论依据，也为TNBC的临床治疗药物提供了可能。

叁阴性乳腺癌（TNBC）是一种侵袭性强的乳腺癌亚型，缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人表皮生长因子受体2（HER2）表达，导致分子靶向疗法通常无效，患者预后差，急需新的治疗靶点和有效药物。铜死亡是2022年新发现的细胞死亡形式，由铜与叁羧酸循环的脂酰化成分直接结合触发，在癌症治疗中具有潜在应用价值。铜离子载体在铜死亡的发现和应用中发挥了重要作用，可能成为抗肿瘤药物。天然产物结构多样、生物活性高、毒性低，约50%的抗癌药物直接或间接来源于天然产物。间苯二酸内酯（RALs）是一类真菌来源的聚酮化合物，具有多种生物活性，可能成为治疗TNBC的潜在药物。

    本研究从植物内生真菌llyonectria sp.中分离出24个间苯二酸内酯（RALs），其中9个为新化合物。研究发现Pochonin D（PoD）能有效抑制叁阴性乳腺癌（TNBC）细胞增殖。通过多种技术确定PRDX1是PoD的直接靶点，PoD通过与PRDX1的Cys173位点共价结合，抑制其酶活性，诱导细胞内铜积累，触发铜死亡，发挥抗TNBC活性。此外，PRDX1高表达与TNBC患者预后不良相关，PRDX1抑制剂可能是潜在的铜离子载体，为TNBC治疗提供了新策略。

研究框架：

1. 提出问题

TNBC是侵袭性强的乳腺癌亚型，缺乏有效治疗靶点，而铜死亡是新型细胞死亡形式，因此识别诱导TNBC铜死亡的药物靶点和铜离子载体是临床急需解决的问题。

2. 研究框架

从植物内生真菌中分离化合物，评估其对TNBC细胞的活性，确定有效化合物，再深入研究其作用机制和靶点。

3. 研究方法

化合物分离鉴定：采用代谢组学和抗肿瘤活性导向分离法，从内生真菌中分离24个间苯二酸内酯（RALs），用多种光谱技术确定结构。

活性评估：用细胞毒性实验、克隆形成实验、细胞周期和凋亡实验等评估化合物活性。

机制研究：用转录组学、蛋白质组学、生物信息学分析、CMap、OTTER等技术，结合临床样本，研究化合物作用机制和靶点。

4. 分析数据

对实验数据进行统计分析，如比较不同处理组细胞活性、基因表达差异等，确定化合物活性和作用机制。

5. 得出结论

发现Pochonin D（PoD）能有效抑制TNBC细胞增殖，通过结合PRDX1抑制其酶活性，干预铜死亡发挥抗癌作用，表明PRDX1是与铜死亡相关的生物标志物和治疗靶点，PoD是新型铜离子载体。

研究流程示意图

结果解析：

1. RALs的分离与结构鉴定

从植物内生真菌Ilyonectria sp. FL - 710中分离出24个RALs，包括9个新化合物。通过多种光谱分析、NMR和ECD计算以及X射线晶体学确定了它们的结构和构型。如ilyolactone A，根据HRESIMS、NMR等数据确定其分子式为C₁₉H₂₃ClO₈，并通过X射线衍射确定其绝对构型。                                                                                                   

                                                                                                                                                                                                                                    2. Pochonin D（PoD）对TNBC细胞的抑制作用

体外实验：PoD对六种人类癌细胞系有显着细胞毒性，对TNBC细胞系有剂量和时间依赖性抑制活性，对正常乳腺细胞MCF-10A毒性较低。结构-活性关系研究表明，α,β-不饱和酮基、C-4-C-5的环氧结构和双键、C-13的氯原子等对活性有重要影响。PoD可剂量依赖性降低MDA-MB-231和4T1细胞的克隆形成能力，使细胞周期阻滞在G2/M期，诱导细胞凋亡。

体内实验：建立TNBC异种移植小鼠模型，PoD剂量依赖性抑制肿瘤生长，降低肿瘤重量和体积，且在有效剂量下无明显毒性。

3. PoD触发TNBC细胞铜死亡

通过RNA测序和CMap数据库分析，发现PoD与已知铜死亡诱导剂双硫仑正相关，能显着影响铜死亡相关调控基因。

细胞铜比色测定和荧光显微镜成像显示PoD增加细胞内铜含量，铜增强PoD对TNBC细胞的细胞毒性，铜螯合剂TM可减弱其毒性。

分光光度滴定和化学位移变化表明PoD与铜结合。

4. PRDX1是PoD的直接靶点且在TNBC中高表达

利用生物素标记的PoD探针和质谱分析，确定PRDX1是PoD的潜在靶点。OTTER分析也富集到PRDX1及相关相互作用蛋白。

TCGA数据和免疫组织化学分析显示PRDX1在乳腺癌中高表达，且高表达与患者预后不良和生存期短相关。

5. PoD与PRDX1的结合特性

微尺度热泳（MST）、等温滴定量热法（ITC）、细胞热位移分析（CETSA）和药物亲和力响应性靶点稳定性（DARTS）实验表明PoD与PRDX1有高亲和力结合，抑制PRDX1的酶活性，诱导细胞内活性氧（ROS）积累。

6. PoD与PRDX1的共价结合位点

对比PoD和缺乏α,β - 不饱和酮基的衍生物，表明PoD的细胞毒性依赖于该基团。

对接模拟和MST、CETSA、DARTS及下拉实验确定PoD通过α,β - 不饱和酮基与PRDX1的Cys173共价结合。

7. PRDX1在TNBC中的生理功能及PoD的抗癌机制

构建PRDX1敲低（PRDX1 - KD）和过表达（PRDX1 - OV）的TNBC细胞，发现PRDX1表达影响细胞增殖，PoD对细胞增殖的抑制作用依赖于PRDX1表达水平。

PRDX1 - KD细胞中ROS和铜离子水平升高，PoD诱导的铜离子升高在PRDX1 - KD细胞中减弱。其他PRDX1抑制剂也能诱导不同程度的铜离子积累。

小鼠模型实验表明PRDX1影响体内肿瘤生长，PoD对TNBC细胞的抗癌作用依赖于PRDX1。

研究结论：

本文从植物内生真菌中分离出24种间苯二酸内酯（RALs），其中9种为新发现。Pochonin D（PoD）能有效抑制叁阴性乳腺癌（TNBC）细胞增殖，诱导细胞凋亡和铜死亡。PRDX1是PoD的直接靶点，PoD通过与PRDX1的Cys173位点共价结合，抑制其酶活性，干预铜死亡过程，发挥抗TNBC活性。PRDX1是与铜死亡相关的生物标志物和治疗靶点，PoD是新型铜离子载体。

研究的创新性：

从植物内生真菌中分离出9种新的RALs，化合物1 - 6具有独特的E构型，为化学研究提供新见解。

发现PoD能诱导TNBC细胞铜死亡，且PRDX1是其作用靶点，为TNBC治疗提供新策略。

PoD对PRDX1有高选择性和良好体内安全性，是研究PRDX1抑制机制的合适工具。

研究的不足之处：

虽发现PRDX1抑制剂可诱导铜离子积累，但未深入探究其具体过程和机制，缺乏更详细的实验验证。

研究主要集中在细胞和小鼠模型，未开展临床试验，PoD在人体中的疗效和安全性有待进一步研究。

研究展望：

深入研究PRDX1抑制剂诱导铜离子积累的具体分子机制，明确其在铜死亡中的作用。

开展PoD的临床试验，评估其在人体中的疗效和安全性，为TNBC治疗提供临床依据。

基于PoD和RALs的结构，进行结构优化和改造，开发更高效、低毒的抗TNBC药物。

研究意义：

本研究为TNBC治疗提供了新的药物靶点和治疗策略。发现的新RALs和PoD为开发新型抗癌药物提供了基础。明确PRDX1与铜死亡的关系，有助于深入理解TNBC的发病机制，为TNBC的精准治疗提供理论支持。