人參根部土壤細菌分泌的根瘤菌素,被發現可治療老年痴呆症

2021-01-08 中國生物技術網

人參,作為一種傳統的中醫藥材,一直廣受人們追捧,而中國民間也一直流傳著人參可以「生死人,肉白骨」的神奇功效。事實上,人參的確是一味滋補藥,適用於調整血壓、恢復心臟功能、神經衰弱以及身體虛弱等症狀。

更有趣的是,所謂「近朱者赤,近墨者黑」,近日一項新的研究發現,在接近人參根部的土壤中發現的一種細菌所分泌的根瘤菌素(rhizolutin)——一種具有三環結構的新型化合物也對人體有益,並在體內和體外實驗中都能顯著分離與阿爾茨海默病相關的蛋白質聚集物。

該研究由韓國仁川延世大學的金永秀(YoungSoo Kim)和韓國首爾國立大學的吳東燦(DongChan Oh)的聯合團隊完成。該研究以:Rhizolutin, a Novel 7/10/6Tricyclic Dilactone, Dissociates Misfolded Protein Aggregates and Reduces Apoptosis/Inflammation Associated with Alzheimer's Disease 為題,發表在國際權威學術期刊 Angewandte Chemie International Edition 雜誌(IF=12.959)。

阿爾茨海默病(Alzheimer's disease, AD),俗稱「老年痴呆症」,是一類主要發生於老年人且以進行性認知功能障礙和行為損害為特徵的中樞神經系統退行性病變。臨床表現為記憶障礙、失語、失用、失認、視空間能力損害、抽象思維和計算力損害、人格和行為改變等。

在當代社會,隨著人類平均壽命的增長,老年痴呆症的患病率也在不斷上升。痴呆症患者難以生活自理,這對家庭和社會造成了極大的負擔。更令人遺憾的是,目前還沒有發現有效的治療阿爾茨海默病的方法。

在這項研究中,研究團隊發現了一種名為根瘤菌素(rhizolutin)的天然物質,它可能為阿爾茨海默病治療提供新的思路。值得注意的是,植物根系周圍是一個複雜的生態系統,植物與多種微生物相互作用可以催生出此前被人們所忽略的新型化合物,而根瘤菌素正是由生長在人參植物根區的鏈黴菌產生的。

研究人員在加入人參粉的培養基中成功培養了這種鏈黴菌,並將這種細菌的根瘤菌素產量提高了10倍,這也使得他們能夠確定這種新化合物的結構。根瘤菌素具有一個由三個環結合組成的獨特框架——一種7/10/6-三環雙內酯,側面分別是一個七元內酯環和一個六元內酯環。

根瘤菌素(rhizolutin)的化學結構

緊接著,研究團隊通過對天然產物庫的篩選發現,根瘤菌素是一種藥物先導物,可以分離β澱粉樣蛋白斑塊和tau蛋白纏結(tau蛋白的纖維狀聚集物),而這兩者都是阿爾茨海默病的典型特徵。

研究團隊通過體外細胞培養證明,根瘤菌素可以導致不溶性的β澱粉樣蛋白斑塊和tau蛋白聚集物的明確分離。在神經細胞和膠質細胞的培養中,根瘤菌素能夠顯著減少由過敏性休克引起的炎症過程和細胞死亡。

根瘤菌素具有抗阿爾茨海默病的功能

除此之外,在小鼠實驗中,根瘤菌素還能顯著分離阿爾茨海默病小鼠大腦中的β澱粉樣蛋白斑塊。這一過程似乎類似於通過免疫療法去除錯誤摺疊的蛋白質,與此同時,計算機模擬表明根瘤菌素可以進入tau蛋白聚合物的疏水區,從而引發解離。

計算機模擬表明根瘤菌素可以進入tau蛋白聚合物的疏水區,從而引發解離

總而言之,這項研究表明,人參根部周圍生長的鏈黴菌能分泌一種名為根瘤菌素(rhizolutin)的天然物質,這一類具有三環結構新型化合物,在體內和體外實驗中都能顯著分離與阿爾茨海默病相關的蛋白質聚集物,有望用於治療老年痴呆症。

論文連結:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202009294

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