去泛素化酶USP20在降低胆固醇合成并改善代谢综合征中的用途制造技术

本发明专利技术提供去泛素化酶USP20蛋白或其编码基因的拮抗剂或抑制剂的用途，其中所述拮抗剂或抑制剂用于制备降低胆固醇合成并改善代谢综合征的药物。

【技术实现步骤摘要】
去泛素化酶USP20在降低胆固醇合成并改善代谢综合征中的用途
本专利技术涉及生物
，具体地说涉及一种去泛素化酶的用途。
技术介绍
胆固醇是哺乳动物体内含量最丰富的固醇。它起着多方面的作用，包括调节膜功能1，是胆汁酸和类固醇激素合成的前体2，以及共价修饰Hedgehog和Smoothened蛋白3-5。胆固醇和其它脂质代谢异常是心血管疾病、非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)、肥胖症和糖尿病的主要危险因素6据估计，一个成年人每天新合成或从肠道中吸收总量约1g的胆固醇7。肝脏是胆固醇生物合成的主要器官，约占个体总产量的50％。从乙酰辅酶A开始，胆固醇通过大约30个反应步骤合成，其中HMG-CoA还原酶(HMGCR)是催化HMG-CoA甲羟戊酸转化的限速酶。胆固醇的生物合成是一个消耗能量和营养的过程。它需要18个乙酰基CoA，18个ATP和20多个NADPH(NADH)分子才能生成一个胆固醇分子9。为了避免胆固醇过量对细胞膜产生毒性，胆固醇的生物合成受到严格调控，主要通过两个途径：SCAP-SREBP途径和HMGCR降解途径10,11。高含量的膳食胆固醇可以通过上述机制抑制胆固醇的生物合成。但是，在进化史上，食物的供应从未保持稳定，动物经历了饥荒(禁食)和饱足(喂食)的循环12。长期以来，哺乳动物在饥饿状态下抑制胆固醇的生物合成并在进食后增加其合成，这是动物在饥饿中生存的关键。但是，由进食引起的胆固醇生物合成增加的机制尚不明确。Ubiquitincarboxyl-terminalhydrolase20(UPS20)是去泛素酶家族的一员。人源USP20长度为914个氨基酸，分子量为102,003Da。其蛋白序列如SEQIDNo.1所示。人源USP20基因在NCBI的geneID为10868，编码区序列如SEQIDNO.2所示。HMGCR在肝脏中主要被E3连接酶gp78泛素化，靶向蛋白酶体降解13-15。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供去泛素化酶USP20蛋白或其编码基因的拮抗剂或抑制剂的用途。根据本专利技术的一方面，去泛素化酶USP20蛋白或其编码基因的拮抗剂或抑制剂的用途，其中所述拮抗剂或抑制剂用于制备降低进食引起的胆固醇合成并改善代谢综合征的药物和/或治疗剂。在本专利技术所述的用途中，所述拮抗剂或抑制剂可以选自下述物质：抑制USP20的酶活性的物质；降低USP20蛋白的表达水平和磷酸化水平的物质；降低或阻断USP20与gp78结合的物质；和/或降低或阻断去泛素化酶USP20编码基因的表达的物质。在优选的实施方式中，所述拮抗剂或抑制剂包括但不限于：针对去泛素化酶USP20蛋白的抗体或融合蛋白，针对去泛素化酶USP20编码基因的反义核酸，USP20-gp78信号途径的阻断剂或抑制剂。更优选的是，其中所述针对拮抗剂或抑制剂识别USP20蛋白的Ser132和/或Ser134位点。各种USP20蛋白的抑制剂均可以用于本专利技术，包括目前的已知的和后续开发的各种抑制剂，优选的一种去泛素化酶USP20蛋白的抑制剂为GSK2643943A((E)-2-amino-6-(3-fluorostyryl)-1H-indole-3-carbonitrile)。本专利技术所述的用途中，所述药物和/或治疗剂可以用于治疗和/或预防下述疾病：饮食引起的体重增加、肥胖、高血脂症、心脑血管疾病、非酒精性脂肪肝、肥胖和糖尿病。可用于降低血清和肝脏的脂质水平、提高胰岛素敏感性、增加能量消耗、降低胆固醇、降低甘油三脂。根据本专利技术的另一方面，提供去泛素化酶USP20蛋白或其编码基因的用途，其中所述去泛素化酶USP20蛋白或其编码基因用于筛选与进食引起的胆固醇合成和代谢途径相关的疾病的药物和/或治疗剂。可以理解的是，通过筛选可抑制或降低或阻断USP20蛋白或其编码基因的表达，或抑制或阻断USP20-gp78信号途径的物质，确定可作为治疗和/或预防相关疾病的候选药物或治疗剂。本专利技术也提供一种治疗和/或预防疾病的方法，包括给予治疗对象去泛素化酶USP20蛋白或其编码基因的拮抗剂或抑制剂或包含所述拮抗剂或抑制剂的药物组合物，所述疾病和用途选自：降低血清和肝脏的脂质水平、提高胰岛素敏感性、增加能量消耗、降低胆固醇、降低甘油三脂、饮食引起的体重增加、肥胖、高血脂症、心脑血管疾病、非酒精性脂肪肝、肥胖和糖尿病。他汀类药物是目前临床广泛应用的降胆固醇药物，它们是HMGCR的酶活性抑制剂。虽然他汀可以有效降低血液胆固醇、治疗心脑血管疾病，但是他汀引起新发型糖尿病，并且阻断脂肪细胞棕色化。与他汀不同的是，本专利技术发现USP20抑制剂主要在进食后抑制胆固醇合成，不改变HMGCR的基础酶活性。USP20抑制剂不仅降低肝脏脂质和血脂，而且促进增加能量代谢。我们的研究结果表明抑制USP20可以治疗肥胖症、心脑血管疾病、高脂血症、非酒精性脂肪肝、糖尿病等代谢性疾病。附图说明图1USP20是进食引起的HMGCR升高所必需的(a)免疫印迹检测HMGCR、FDFT1、LSS和DHCR24蛋白在小鼠肝脏中的表达水平。饥饿组小鼠在取样前被饥饿12h(n＝5)，喂食组小鼠先被饥饿12小时再喂食12小时的高糖低脂饲料后取样(n＝5)。(b)图(a)中蛋白表达水平定量。将HMGCR，FDFT1，LSS和DHCR24都与GAPDH均一化。饥饿状态下每种蛋白质均值定义为1。(c)实时定量PCR检测饥饿组和再进食组小鼠肝脏mRNA水平的相对含量。(d)体外去泛素化实验示意图。固醇饥饿的CHO-7细胞用1μg/ml25-HC和10μMMG-132处理2h，以诱导HMGCR泛素化，制备的膜组分用HMGCR抗体偶联的微珠进行免疫共沉淀。然后将沉淀样品与饥饿或再进食小鼠的肝细胞质在37℃下孵育30分钟。洗涤样品后，用泛素抗体或HMGCR抗体通过蛋白质印迹进行分析。(e)HMGCR的体外去泛素化蛋白质印迹结果。(f)去泛素化酶USP20可稳定HMGCR蛋白。将Huh7细胞用指定的质粒转染，固醇饥饿16小时，并在有或没有1μg/mL25-HC和10mM甲羟戊酸培养基中处理5h。收集细胞，并进行SDS-PAGE和免疫印迹分析。(g)如图1a所示，对8周大的WT及同窝L-Usp20-/-小鼠(每组3只)进行饥饿和再进食处理。用所示抗体对肝脏样品进行免疫印迹分析。所有值均表示为平均值±SEM。数据通过t检验进行分析。n.s.表示统计学无显著性差异。*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。图2葡萄糖和胰岛素激活mTOR通路进而磷酸化USP20S132和S134位点来调节其功能(a)M199培养基(含有5.5mM葡萄糖)培养WT和L-Usp20-/-小鼠的原代肝细胞。在第1天，未经处理或用额外的20mM葡萄糖加10nM胰岛素处理细胞。3小时或5小时后，收集细胞并进行免疫印迹。...

【技术保护点】
1.去泛素化酶USP20蛋白或其编码基因的拮抗剂或抑制剂的用途，其中所述拮抗剂或抑制剂用于制备降低胆固醇和脂肪酸合成并改善代谢综合征的药物和/或治疗剂。/n

【技术特征摘要】
1.去泛素化酶USP20蛋白或其编码基因的拮抗剂或抑制剂的用途，其中所述拮抗剂或抑制剂用于制备降低胆固醇和脂肪酸合成并改善代谢综合征的药物和/或治疗剂。


2.如权利要求1所述的用途，其中所述拮抗剂或抑制剂选自下述物质：
抑制USP20的酶活性的物质；
降低USP20蛋白的表达水平和磷酸化水平的物质；
降低或阻断USP20与gp78结合的物质；和/或
降低或阻断去泛素化酶USP20编码基因的表达的物质。


3.如权利要求2所述的用途，其中所述拮抗剂或抑制剂选自：针对去泛素化酶USP20蛋白的抗体或融合蛋白，或针对去泛素化酶USP20编码基因的反义核酸。


4.如权利要求3所述的用途，其中所述针对去泛素化酶USP20蛋白的抗体或融合蛋白识别USP20蛋白的Ser132和/或Ser134位点。


5.如权利要求1-4任一项所述的用途，其中所述去泛素化酶USP20蛋白的抑制...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋保亮，芦小艺，史熊杰，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42