部分视黄酸激动剂在治疗脊椎动物视紫红质错误折叠疾病中的潜在作用

《ACS Omega》：Therapeutic Potential of Partial Retinoid Agonists against Vertebrate Rhodopsin Misfolding Disorders

视网膜色素变性（RP）由视蛋白（Rho）突变引起，本研究评估了部分视网膜agonists（acyclic-retinal和9-cis-9-demethyl-retinal）及其衍生物对RP相关突变P23H和T289P视蛋白的折叠、糖基化及膜定位的影响。结果显示，9-cis-9-demethyl-retinal显著提升突变体蛋白成熟度与膜表面表达（6倍增强），其胺甲基衍生物9-cis-dm-NHCH3亦有效但稳定性较低。该化合物通过稳定Meta-I构象减少光毒性，且不影响G蛋白信号传导。这些发现为开发新型低毒性pharmacochaperone疗法提供了依据。

　　在本研究中，科学家们探讨了特定的药物化学物质在治疗视网膜变性方面的潜力，特别是针对由视杆细胞视紫红质（Rho）突变引起的疾病，如视网膜色素变性（RP）。这些突变通常会导致视紫红质的折叠异常和在内质网（ER）中的聚集，从而引发细胞应激反应并最终导致视网膜细胞死亡。为了缓解这些问题，研究人员评估了两种部分视紫红质激动剂——环状视紫红质（ac-R）和9-顺式-9-去甲基视紫红质（9c-dm-R）——以及它们的新型合成衍生物，包括视醇和胺类化合物。通过使用一个稳定表达两种RP相关突变体视紫红质（P23H和T289P）的视杆细胞衍生的661W细胞系，研究团队评估了这些化合物对视紫红质折叠、糖基化、膜定位和色素再生的影响。

研究结果表明，ac-R和9c-dm-R都能促进成熟糖基化并增强P23H和T289P突变体视紫红质在细胞膜上的表达。通过光谱分析，研究人员确认了这些化合物能够再生出具有功能性的光敏色素，并在光照下稳定视紫红质于Meta-I构象。值得注意的是，9c-dm-R相较于9c-R表现出更高的结合亲和力，同时不会影响光异构化后的视觉信号传递。在衍生物中，9c-dm-R的胺类形式表现出最佳效果，显著促进了误折叠视紫红质的正确折叠和定位，效果优于对应的视醇衍生物。这些发现支持了ac-R、9c-dm-R及其衍生物在治疗RP中的潜在应用价值。

视紫红质是一种视觉G蛋白偶联受体（GPCR），由七个跨膜螺旋结构域的蛋白（opsin）与11-顺式视黄醛（11-cis-retinal）通过质子化Schiff碱键连接而成。在视杆细胞中，这种受体在光照下启动视觉信号传导的级联反应。光照导致11-顺式视黄醛异构化为全反式视黄醛，从而引发受体构象变化，形成一个在活性Meta-II和非活性Meta-I之间的动态平衡。当G蛋白转ducin与视紫红质结合时，这种平衡会向Meta-II状态偏移，从而促进信号传导。除了其在视觉信号传导中的作用，11-顺式视黄醛还具有分子伴侣的功能，通过稳定视紫红质的天然构象促进其正确折叠。然而，超过150种已知的视紫红质基因（RHO）突变可能导致折叠缺陷，使蛋白在内质网中聚集，进而引发细胞应激反应并导致视网膜细胞死亡。

在本研究中，科学家们发现，部分视黄醛类似物，如ac-R和9c-dm-R，能够稳定视紫红质的Meta-I状态，相较于传统的9c-R和11-cis-retinal，这些化合物可能在减少毒性方面更具优势。9c-dm-R的结合亲和力比9c-R高出约6倍，这表明它在稳定受体方面可能更加有效。此外，研究还探讨了这些化合物对视紫红质折叠和膜定位的影响。通过在661W细胞中进行实验，发现这些化合物能够显著提高P23H和T289P突变体视紫红质在细胞膜上的表达，同时促进其成熟糖基化形式的形成。

研究人员还进一步评估了非醛类衍生物的药理作用。由于9c-dm-R中的醛基可能带来毒性风险，他们设计并合成了两种非醛类衍生物：甲胺衍生物（9c-dm-NHCH3）和醇类衍生物（9c-dm-OH）。这些衍生物虽然无法形成共价的Schiff碱键，但在分子对接实验中显示出与9c-R相似的结合能力，并能与视紫红质的某些残基形成氢键。尽管它们的结合能力（Bmax）比9c-dm-R低约3倍，但仍然能够提高视紫红质的热稳定性和化学稳定性。然而，这些衍生物在促进视紫红质完全成熟方面的效果有限，相较于9c-dm-R，其促进作用较小。

研究团队还发现，这些非醛类衍生物在光照条件下对视黄醛的释放具有一定的抑制作用，但不会阻止Schiff碱的形成。这表明，尽管它们的结合能力较弱，但仍能在某些情况下稳定视紫红质的折叠过程。此外，实验结果显示，9c-dm-NHCH3在促进P23H和T289P突变体视紫红质的膜定位方面表现出更强的活性，这使其成为进一步优化和研究的有力候选。

为了评估这些化合物对视紫红质折叠和膜定位的影响，研究团队采用了多种实验方法，包括荧光显微镜观察、免疫印迹和光谱分析。这些方法帮助研究人员确定了化合物对视紫红质成熟糖基化形式的促进作用，以及它们在细胞膜上的表达水平。结果显示，9c-dm-R在促进突变体视紫红质的成熟和膜定位方面表现最佳，而其非醛类衍生物虽然效果稍弱，但仍然显示出一定的药理潜力。

本研究的发现表明，部分视黄醛激动剂和其非醛类衍生物可能为治疗由视紫红质突变引起的RP提供新的策略。这些化合物不仅能够促进突变体视紫红质的正确折叠和膜定位，还能减少光异构化过程中产生的有毒副产物。此外，它们的结合亲和力和稳定性在实验条件下表现出良好的性能，这为它们在临床前研究中的进一步开发提供了依据。

综上所述，这项研究为视紫红质相关疾病的治疗提供了新的思路。通过使用部分视黄醛激动剂和其非醛类衍生物，研究人员发现这些化合物能够有效稳定突变体视紫红质，减少其在内质网中的聚集，并促进其向细胞膜的运输。这些化合物的使用不仅能够缓解细胞应激反应，还能为治疗RP提供一种非侵入性的药物选择。尽管其效果可能不如天然视黄醛，但它们在减少毒性方面具有显著优势，为未来的药物开发和临床应用提供了重要参考。