文章分享：ADAR1的信號通路及機制+巨噬細胞GPSM1促肥胖機制研究

在疾病與代謝研究中，一條清晰、嚴謹的研究路線是推進課題的“導航儀”。按照“多組學初篩鎖定候選靶點 → 構建疾病模型并驗證表型與功能 → 深入解析信號通路及作用機制 → 小分子藥物的發現與體內外驗證”這一四步閉環，可迅速梳理實驗邏輯。下面小優就以兩篇高分文獻為例，帶您逐層拆解。

2025年2月，中國藥科大學楊鵬、肖易倍、郝海平教授團隊和南京醫科大學姜玉章教授團隊合作在《Nature Cancer》期刊發表文章，證明了高表達的ADAR1是前列腺癌（PCa）中一個重要的致癌靶點，并開發了一種有效的小分子ADAR1抑制劑ZYS-1，具有顯著的抗腫瘤療效和良好的安全性。

PART1 多組學初篩（靶點發現）：ADAR1在前列腺癌中是一個值得關注的致癌靶點
通過分析TCGA和GDC數據庫，作者發現ADAR1在前列腺癌組織中顯著高表達，且與高風險、高Gleason分級及不良生存預后密切相關。在組織芯片和多種前列腺癌細胞系中進一步驗證，ADAR1蛋白水平明顯高于正常組織；RNA-seq顯示腫瘤內A-to-I編輯事件顯著增多，提示ADAR1活性增強。免疫浸潤分析表明，ADAR1高表達與CD8⁺T細胞、M1巨噬細胞減少及免疫檢查點分子升高呈負相關，暗示其營造免疫抑制微環境，進一步支持其作為治療靶點的潛力。

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PART2 造模+表型/功能檢測：ADAR1對腫瘤細胞存活至關重要
作者在DU-145、VCaP和22Rv1三株前列腺癌細胞中敲低ADAR1后，細胞增殖、遷移和侵襲能力均顯著下降，同時出現G0/G1期阻滯和凋亡增加；CRISPR-Cas9敲除ADAR1亦證實這些表型，且裸鼠成瘤實驗幾乎完全失敗，表明ADAR1對腫瘤體內外存活至關重要。反之，過表達野生型ADAR1可恢復細胞增殖和A-to-I編輯水平，而催化失活突變體無此效應，證明ADAR1依賴其脫氨酶活性促進前列腺癌細胞生長。

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PART3 信號通路/機制研究：ADAR1調節腫瘤生存和IFN應答信號并以編輯依賴的方式抑制MTDH的翻譯
RNA-seq顯示，敲低ADAR1后，DU-145和22Rv1細胞中MYC、E2F和G2/M檢查點通路顯著下調，而p53、細胞黏附分子及I型干擾素（IFN）信號通路明顯上調，提示ADAR1通過抑制IFN應答和維持增殖信號促進腫瘤存活。ADAR1缺失導致細胞內雙鏈RNA感應通路激活，IFNβ分泌增加，關鍵感應蛋白RIG-I、MDA5和MAVS表達上升，而cGAS-STING通路未被激活，表明ADAR1主要阻斷dsRNA-MAVS介導的I型IFN信號。

多組學篩選發現ADAR1直接結合并編輯MTDH mRNA的3′UTR；TCGA數據和患者組織驗證顯示，MTDH表達與ADAR1呈正相關，且腫瘤中其編輯水平和蛋白水平均顯著高于正常組織。機制研究表明，ADAR1缺失不影響MTDH mRNA總量，卻使其蛋白水平驟降；CHIP實驗表明ADAR1通過增強MTDH 3′UTR的A-to-I編輯提高其翻譯效率，且該過程依賴ADAR1的脫氨酶活性。在ADAR1敲低細胞中過表達MTDH可顯著恢復增殖、遷移和侵襲能力，表明MTDH是ADAR1下游關鍵功能靶點，介導ADAR1促癌作用。

PART4 小分子藥物發現和驗證：ZYS-1抑制PCa細胞生長并觸發IFN反應
作者采用基于結構的虛擬篩選，經過2輪篩選出8-Br-Ado分子，對ADAR1酶活抑制約30%，作為先導化合物進行結構優化，最終合成出新化合物ZYS-1，其體外抑制ADAR1脫氨酶活性的IC₅₀達0.946 μM，對多種前列腺癌細胞系的抗增殖活性進入亞微摩爾級別，而對正常細胞毒性顯著降低。分子對接與動力學模擬顯示，ZYS-1在ADAR1催化口袋形成額外σ-hole相互作用；Biacore實驗測得結合親和力KD=313 nM；DARTS和CETSA實驗進一步證實ZYS-1可直接、特異性地結合并穩定ADAR1蛋白。

進一步驗證表明，ZYS-1以劑量依賴方式抑制前列腺癌細胞增殖、集落形成、遷移和侵襲，并誘導G0/G1期阻滯與顯著凋亡。RNA-seq顯示，ZYS-1處理重現ADAR1敲低效應：全局A-to-I編輯水平下降，IFNα/γ、TNF-NF-κB、p53和凋亡通路上調，MYC、G2M和E2F靶標下調。機制上，ZYS-1激活MDA5/RIG-I/MAVS軸，顯著增加IFNβ分泌；PKR主要介導生長阻滯，MDA5主導IFN應答，且MTDH蛋白因編輯減少和PKR-eIF2α激活而被抑制，共同阻斷腫瘤存活。

2022年11月，上海交通大學胡承團隊在Nature Communications發表題為“GPSM1 impairs metabolic homeostasis by controlling a pro-inflammatory pathway in macrophages”的研究論文，該研究揭示了巨噬細胞GPSM1（G蛋白信號調節劑1）促進代謝炎癥以加速T2D和肥胖發展的機制。GPSM1與T2D和體重指數BMI強相關，針對GPSM1靶點，研究團隊利用Biacore篩選和鑒定出一種小分子化合物AN-465/42243987，它通過抑制GPSM1功能來抑制促炎表型，可以成為代謝治療的候選藥物。

PART1：多組學初篩（靶點發現）：小鼠肥胖中巨噬細胞GPSM1表達上調
GWASs數據庫表明GPSM1是2型糖尿病（T2D）的易感基因。多組學研究表明在高脂飲食或遺傳肥胖（ob/ob、db/db）小鼠的內臟和皮下白色脂肪組織中，GPSM1的mRNA和蛋白水平均顯著高于瘦小鼠；免疫染色和流式進一步證實，這種上調主要發生在脂肪組織巨噬細胞（ATMs）中。

PART2 造模+表型/功能檢測：髓系細胞中GPSM1缺失可減輕代謝性炎癥并增加能量消耗
髓系缺失 GPSM1 直接減少脂肪巨噬細胞（尤其 M1）浸潤和炎癥因子，局部和全身炎癥隨之下降；這種抗炎效應發生在肥胖和胰島素抵抗之前，且只依賴于巨噬細胞，與中性粒細胞無關。

髓系缺失 GPSM1 不影響進食與活動，但可提高氧耗、增強棕色脂肪 UCP1 及產熱基因表達，說明其通過激活 BAT 而增加能量消耗，部分抵抗肥胖。

PART3 信號通路/機制研究：巨噬細胞中GPSM1被LPS激活后，通過Gαi3/cAMP/PKA/CREB軸抑制TNFAIP3的轉錄，從而刺激NF -κB信號。
缺失 GPSM1 顯著抑制 IKKα/β 磷酸化、IκBα 降解及 P65 磷酸化與核轉位，隨之減少成熟 IL-1β(p17)、活性 caspase-1(p20) 的生成，并降低 TNF-α、IL-6、CCL2 分泌。

RNA-seq 篩選發現 TNFAIP3（A20）是唯一在兩組巨噬細胞中均被 GPSM1 負向調控的下游基因。GPSM1 缺失顯著上調 A20 蛋白，從而抑制 NF-κB 信號與炎癥；而 A20 敲低或構建髓系 GPSM1/TNFAIP3 雙敲小鼠可完全逆轉上述抗炎效應。

PART4 小分子藥物發現和驗證：ZYS-1抑制PCa細胞生長并觸發IFN反應
作者采用計算與實驗相結合的混合策略篩選潛在的GPSM1抑制劑。作者推測存在潛在的別構位點針對于GPSM1抑制。通過AlloSitePro方法在AlphaFold預測GPSM1結構，作者發現了1個潛在別構位點。基于該預測位點，作者對SPECS化合物庫中的270,000種化合物進行了高通量虛擬篩選（HTVS）。隨后，根據GPSM1—化合物結合模式的優先級排序，最終篩選出93種化合物。

為評估這些化合物與GPSM1的活性，作者通過Biacore 8K對這93種化合物進行篩選，最終篩選出10種代表性小分子。

方法如下：
GPSM1重組蛋白使用PH 4.0的醋酸鈉緩沖液進行稀釋，終濃度為20ug/ml。通過Biacore的偶聯程序和氨基偶聯試劑將GPSM1重組蛋白偶聯在CM5芯片上，目標偶聯量設置為10000 RU。小分子藥物稀釋成終濃度為50 umol/L，依次流經芯片表面，緩沖液為PBS-T和5% DMSO。初步檢測不同小分子藥物和GPSM1的結合能力。

進一步驗證表明，化合物7 AN-465/42243987能顯著抑制促炎表型。

Biacore篩選小分子化合物
然后，作者繼續通過Biacore驗證AN-465/42243987與GPSM1的結合能力。結果表明，AN-465/42243987與GPSM1的親和力為3.47×10-4 M，可作為T2D的候選藥物。

方法如下：
GPSM1重組蛋白使用PH 4.0的醋酸鈉緩沖液進行稀釋，終濃度為20ug/ml。通過Biacore的偶聯程序和氨基偶聯試劑將GPSM1重組蛋白偶聯在CM5芯片上，目標偶聯量設置為10000 RU。緩沖液包含PBS-T和5% DMSO。AN-465/42243987稀釋成濃度梯度（3.125，6.25，12.5,25和50 uM），以30 ul/min的速率進樣120s。在解離階段，使用緩沖液以30 ul/min的速率進樣120s。使用親和力檢測的程序進行親和力檢測。

Biacore驗證AN-465/42243987與GPSM1的結合能力
在小分子藥物篩選和檢測中，難點通常在于小分子的分子量極小，需要儀器具備極高的靈敏度，才能檢測到好結果。Biacore基于SPR原理，作為分子互作領域的金標準，其具備的超高靈敏度實現了不僅可以檢測大分子，對小分子檢測無分子量下限。Biacore親和力及動力學檢測范圍極寬，可以檢測到小分子化合物與靶點的弱親和作用，所以在小分子藥物的篩選和檢測中發揮著不可替代的作用。同時，多平行進樣針和內置篩選程序也可以滿足高通量篩選的需求。

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