哈医大杨宝峰院士团队借助点击化学+化学蛋白质组学，揭示SARM1棕榈酰化促心肌纤维化机制，并同步筛选靶向药物
发布时间：
2025-11-27
自2022年，生物正交化学斩获诺贝尔化学奖以来，这一技术便以“高效性、功能分子模块化”的核心优势，已在药物开发和递送，生物标记以及成像等多个领域显示广阔应用前景。此前，集思慧远解读过一篇关于点击化学技术在癌症靶向疗法中的应用研究《北大结合代谢糖标记+点击化学，打造抗体-γδ T细胞偶联物，突破肿瘤免疫治疗靶向难题》。
而今天，我们将聚焦点击化学在另一重要领域的突破性应用—蛋白质棕榈酰化研究。哈尔滨医科大学药学院杨宝峰院士团队使用CO-IP/MS、点击化学、多重免疫组化和分子对接等技术，发现心肌纤维化进程中ZDHHC17介导SARM1棕榈酰化修饰→P4HA1（胶原合成关键酶）→胶原蛋白沉积的分子通路，并筛选了靶向SARM1的药物。为心肌纤维化的治疗提供了新靶点和策略。
想通过生物正交实现生物标记、成像、靶向和降解、药物递送等均可下方滴滴集思慧远～
标题：Palmitoylated SARM1 targeting P4HA1 promotes collagen deposition and myocardial fibrosis: A new target for anti-myocardial fibrosis.
译名：靶向P4HA1的棕榈酰化SARM1促进胶原沉积和心肌纤维化：抗心肌纤维化的新靶点
影响因子：IF=14.6/Q1
期刊：Acta pharmaceutica Sinica. B
发表时间：2025年7月9日
研究思路
- SARM1表达与功能：细胞和动物实验，证明SARM1促进心肌纤维化；
- SARM1下游靶蛋白鉴定：CO-IP/MS筛选，免疫荧光、CO-IP和功能实验证实，分子对接预测结合位点；
- SARM1上调机制：生信分析预测，点击化学和抑制剂实验证实SARM1发生棕榈酰化，人类蛋白质谱和敲低实验等确定介导其棕榈酰化的关键酶和位点；
- 靶向SARM1药物筛选：细胞实验和分子对接等发现小檗碱（BBC）和临床阶段药物Selonsertib具有显著的抗纤维化效果。
核心结果
- 心肌纤维化中SARM1表达特征
生信分析（GSE116250数据集）：扩张型心肌病（DCM）、缺血性心肌病（ICM）患者心脏组织中SARM1表达显著升高。
动物模型验证：C57BL/6小鼠，心肌梗死诱导的心肌纤维化模型，Masson染色证实蓝色纤维化区域显著增加（模型成功）。结果显示，模型小鼠纤维化心脏组织中SARM1蛋白水平较对照组升高。
细胞模型验证：TGF-β1诱导的心脏成纤维细胞（NMCFs）纤维化模型，结果显示，SARM1蛋白表达升高，且分布于胞质与胞核（免疫荧光），但mRNA水平无变化。
- SARM1功能
1）敲低SARM1：减轻心肌纤维化
体内实验：超声心动图和Masson染色等发现，敲低SARM1可改善MI诱导的心脏功能障碍、减少胶原沉积（心肌纤维化关键病理特征）和羟脯氨酸含量、降低纤维化标志物（胶原I/III、α-SMA）表达。
体外实验：CCK8、EdU染色、伤口愈合试验和免疫荧光等显示，敲低SARM1抑制了TGF-β1诱导的NMCFs细胞活力增加、细胞增殖、迁移、胶原分泌（羟脯氨酸含量）。
- 过表达SARM1：加重心肌纤维化
体内实验：构建成纤维细胞特异性过表达SARM1的转基因小鼠（Sarm1fl/fl/Cre），免疫荧光证实SARM1表达增加。超声心动图和免疫荧光显示，过表达组出现心功能下降和胶原沉积增加。
体外实验：SARM1质粒转染NMCFs，WB验证过表达成功。CCK8、EdU染色、划痕愈合实验和羟脯氨酸试剂盒检测显示，过表达SARM1显著促进细胞活力、迁移和增殖能力，以及胶原合成。
- SARM1下游靶蛋白鉴定
靶蛋白筛选与验证：CO-IP/MS显示，SARM1过表达后，P4HA1是差异表达最多的下游蛋白之一，且参与胶原合成。免疫荧光+Co-IP证实二者直接结合。
表达特征：NMCFs中P4HA1表达高于新生小鼠心肌细胞（NMCMs）。
功能验证：敲低P4HA1（qRT-PCR验证敲除成功）可抑制TGF-β1诱导的NMCFs活力、增殖、胶原分泌和胶原I/III表达。此外，敲低/过表达SARM1影响小鼠心脏组织P4HA1表达水平。
结合位点：分子对接预测SARM1和P4HA1间存在9个结合位点（如Met1、Lys11、Glu60等），在不同物种间（人、小鼠、大鼠）高度保守。
- SARM1上调机制
1）确定SARM1发生棕榈酰化修饰
预测：通过生信分析预测SARM1可能存在2个棕榈酰化位点：CYS13、CYS350。
验证棕榈酰化：点击化学-pull down进行检测，发现NMCF纤维化中SARM1的棕榈酰化水平显著升高。棕榈酰化抑制剂（2-BP）处理，则降低SARM1蛋白及其下游蛋白P4HA1水平，并有效缓解NMCF纤维化（如抑制细胞活力、胶原沉积和α-SMA表达）；而去棕榈酰化抑制剂（Palmostatin B）处理的结果相反。
2）介导SARM1棕榈酰化的关键酶筛选
初步筛选：根据人类蛋白质谱，筛选出5个高表达且位于胞质的候选酶：ZDHHC3/9/16/17/21。
鉴定：WB显示，仅敲低ZDHHC17显著降低SARM1棕榈酰化水平，点击化学进一步证实。qRT-PCR显示，纤维化细胞中ZDHHC17 mRNA水平增加。
功能验证：敲低ZDHHC17能有效抑制纤维化细胞活性和胶原合成。多重免疫组化支持ZDHHC17和SARM1的相互作用。
上述结果表明，心肌梗死后ZDHHC17表达的增加促进了SARM1棕榈酰化水平的升高，从而加速了纤维化过程。
- 确定关键棕榈酰化位点
构建单/双突变体（C13S/C350S），棕榈酰化位点双突变后，SARM1蛋白稳定性，以及NMCFs的细胞活力、迁移和胶原沉积均显著下降。单位点突变实验表明，C13是关键棕榈酰化位点，可能是抗心肌纤维化药物的潜在活性靶点。
综上，ZDHHC17介导SARM1的CYS13位点棕榈酰化，增强SARM1蛋白稳定性，使其与P4HA1直接结合，最终促进心肌纤维化。
- 靶向SARM1的抗心纤维化药物筛选
初步筛选：选取四种已知的SARM1抑制剂：Disulfiram、Berberine Chloride（BBC）、DSRM-3716和ZnCl₂。CCK-8和羟脯氨酸检测和过表达SARM1实验，排除了ZnCl₂。
聚焦BBC（小檗碱氯化物）：BBC可以抑制SARM1的表达，显著降低SARM1诱导的胶原蛋白沉积。分子对接显示，BBC与SARM1的CYS13棕榈酰化位点结合。
探索新适应症药物：Selonsertib，已进入治疗非酒精性脂肪性肝炎引起的桥接性纤维化的III期临床试验。
体外实验：Selonsertib能降低NMCFs中SARM1的蛋白水平，有效抑制SARM1过表达引起的细胞活性增强和胶原沉积。
体内实验：在MI诱导的心肌纤维化小鼠模型中，口服Selonsertib能显著改善心脏功能，并减轻心脏组织中的胶原沉积。
机制验证：WB显示，Selonsertib能降低小鼠心脏中P4HA1的蛋白水平，分子对接发现，Selonsertib与SARM1蛋白上的Glu149、Glu189、Arg224和Asp317结合力强，而这些位点恰好是SARM1和P4HA1的作用位点。
上述结果表明，BBC通过靶向SARM1棕榈酰化位点显示出抗纤维化作用，而Selonsertib靶向SARM1-P4HA1结合位点以抑制心脏纤维化。
文章总结
还没抓住蛋白质棕榈酰化”这个国自然热点的朋友们注意了！
本研究完美展示了如何将一个热点（棕榈酰化）与一个明确疾病（心肌纤维化）深度结合，从靶点发现（SARM1）、上游调控（ZDHHC17）、下游通路（P4HA1）到最终成药性验证，打造了一个逻辑闭环、机制深刻的完美故事。
思路不清晰或想复现的同学可后台私信集思慧远～，为您提供定制化方案。靶点鉴定、功能实验、分子互作、分子对接和生信分析等各环节实验都能一键搞定！
相关新闻
微信公众号