Cell子刊｜四医大研究团队发现线粒体多肽缓解非酒精性脂肪肝的直接互作靶点

非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是一种与代谢相关的肝脏疾病，其特征是线粒体应激积累，靶向线粒体功能可能是潜在的治疗方法。MOTS-c是一种由线粒体DNA（mtDNA）编码的16个氨基酸组成的生物活性肽，在改善肥胖、胰岛素抵抗和衰老等代谢障碍方面发挥保护作用。2024年1月，第四军医大学研究团队在Cell reports上发表题为“The mitochondrial genome-encoded peptide MOTS-c interacts with Bcl-2 to alleviate nonalcoholic steatohepatitis progression”的研究论文。该研究使用HuProt 20K人类蛋白质组芯片筛选（华盈生物提供该服务）联合质谱鉴定方法发现MOTS-c的直接互作蛋白Bcl-2， 并通过表面等离子共振（SPR）（华盈生物提供该服务）进行验证。机制研究发现MOTS-c增加Bcl-2蛋白稳定性并抑制泛素化从而抑制NASH的发展。

01  MOTS-c可以抑制非酒精性脂肪肝病进展

与对照组相比，接受MOTS-c治疗的小鼠体重较低且肝重较轻（图1A），并且MOTS-c 治疗显著逆转了肝细胞脂肪变性，抑制了较大的脂滴沉积（图1B）。TUNEL 染色以及 F4/80 和 aSMA 免疫印迹分析表明了MOTS-c 治疗可减轻肝细胞凋亡、炎症和纤维化的进展。此外，MOTS-c显著抑制NASH引起的促炎、促纤维化和DNA感应基因的表达（图1D-F）。除了减少肝脏脂肪堆积外，MOTS-c治疗还抑制了脂肪合成基因的表达（图1G）。

图1 MOTS-c可以抑制非酒精性脂肪肝病进展

02  MOTS-c治疗改善了NASH中的线粒体介导代谢紊乱

肉毒碱穿梭、三羧酸循环以及与氨基酸和尿素代谢相关的降解反应都涉及线粒体基质中酶依赖性反应，对于维持线粒体稳态至关重要。代谢组学分析表明，MOTS-c 治疗部分逆转了NASH导致的酰肉碱穿梭途径关键中间代谢物的减少（图2A）。同样，尿素循环和三羧酸循环的关键中间代谢物在 NASH 条件下受到抑制，在MOTS-c 治疗后得到显著改善（图2B和C），说明MOTS-c能维持线粒体的稳态。

图2 MOTS-c治疗改善了NASH中的线粒体介导代谢紊乱

03  MOTS-c 与Bcl-2 的BH3结构域相互作用

首先使用HuProt 20K人类蛋白质组芯片和Pull-down+MS 确定了16个潜在的结合位点（图3A）。在这些潜在的相互作用蛋白中，作者重点关注抗凋亡蛋白 Bcl-2。接着使用SPR（图3B），分子对接（图3C）和CO-IP（图3D）验证了MOTS-c与Bcl-2的结合。BH3 结构域 (FLAG-Bcl-2 DBH3) 去除后，GFP-MOTS-c 与 Bcl-2 的结合显着减少（图3E），这表明MOTS-c主要与Bcl-2的BH3结构域相互作用。

图3 MOTS-c 与Bcl-2 的BH3结构域相互作用

04  MOTS-c 通过调控Bcl-2泛素化作用于NASH

泛素化检测发现PA/TNF-a处理诱导Bcl-2泛素化，而MOTS-c处理抑制Bcl-2泛素化，尤其是在PA/TNF-a处理的肝细胞中（图4A）。肝脏中 Bcl-2 的敲低消除了 MOTS-c 对 NASH 饮食引起的体重增加的抑制作用，并增加了相对肝脏重量（图 4B和C），MOTS-c 治疗不能防止 Bcl-2 敲低后肝脏中 NASH 饮食诱导的严重肝细胞膨胀和脂肪变性（图 4D）。

图4 MOTS-c 减少Bcl-泛素化，并且Bcl-2参与MOTS-c 对 NASH 进展的保护作用

总结与讨论

这篇论文探讨了非酒精性脂肪肝炎（NASH）的治疗策略，并发现了一种潜在的治疗方法——MOTS-c肽。研究人发现MOTS-c在调节线粒体代谢通路中发挥重要作用。对于机制的深入研究最重要的是鉴定分子的互作靶点，该研究联合多种技术筛选和验证了该多肽的结合蛋白，特别是利用HuProt 20K人类蛋白质组芯片可以快速发现直接互作蛋白，另外通过精准的SPR实验成功分析和验证了互作分子间的结合动力学。该研究涉及的互作靶点筛选和验证的技术路线非常值得大家借鉴。

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相关文献

Lu H, Fan L, Zhang W, Chen G, Xiang A, Wang L, Lu Z, Zhai Y.The mitochondrial genome-encoded peptide MOTS-c interacts with Bcl-2 to alleviate nonalcoholic steatohepatitis progression. Cell Rep. 2024 Jan 10;43(1):113587. doi: 10.1016/j.celrep.2023.113587.

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