Science：青蒿素通过介导 LONP1-CYP11A1 相互作用改善多囊卵巢综合征（国人佳作）

为了评估青蒿素对PCOS发展的影响，我们使用脱氢表雄酮（dehydroepiandrosterone，DHEA）建立了PCOS样小鼠模型，并同时使用了ATM（一种青蒿素）进行治疗（图1A和B）。ATM治疗有效消除了DHEA治疗小鼠中升高的血清睾酮水平，从而预防了PCOS样特征的发展（图1C）。此外，ATM还改善了由DHEA引起的动情周期紊乱（图1D）。PCOS样小鼠的卵巢显示出囊肿样卵泡和窦卵泡数量增加，以及排卵后黄体减少，而经ATM治疗后，小鼠卵巢形态恢复正常，卵泡处于不同的发育阶段（图1E）。代谢测量结果显示，ATM对体重、脂肪量、瘦体重、肝脂肪变性和葡萄糖耐量没有显著影响（图S1A至D）。ATM显示出改善DHEA治疗小鼠胰岛素敏感性的趋势（图S1E），这是PCOS缓解的一个指标，尽管没有统计学上的显著差异。此外，ATM还降低了DHEA诱导小鼠的血清甘油三酯水平（图S1F），但对总胆固醇和血糖水平没有显著影响（图S1G和H）。最后，ATM在安全性方面表现良好，未引起肝毒性反应，丙氨酸转氨酶（ALT）和天冬氨酸转氨酶（AST）水平保持稳定（图S1I）。

根据观察到的预防效果，我们评估了ATM的治疗效果。我们首先建立了DHEA诱导的PCOS样小鼠模型，然后通过腹腔注射不同剂量的ATM进行治疗（图1F）。结果显示，ATM剂量依赖地降低了血清睾酮水平（图1G），恢复了正常的动情周期（图1H），抑制了子宫水肿（图1I），并显著减少了卵巢囊性卵泡的数量（图1J）。口服ATM后也观察到了类似的治疗效果（图1K至O）。

随后，我们在大鼠模型中进一步研究了ATM的抗PCOS作用（图2A）。腹膜内注射15mg/kg的ATM将PCOS样大鼠的血清睾酮水平降低至与对照大鼠相似的水平（图2B），并缓解了动情周期的中断（图2C）。卵巢组织学分析显示，ATM逆转了DHEA治疗大鼠中的少排卵表型，排卵后黄体增加，并减少了囊肿样卵泡的形成（图2D）。口服ATM同样能够抑制大鼠模型中的PCOS样表现（图S2A至C）。

该研究结果在另一个通过注射胰岛素和hCG建立的类PCOS大鼠模型中得到了进一步验证（图2E）。这两种药物都是强力的雄激素产生诱导剂。ATM治疗显著降低了PCOS样大鼠的血清睾酮水平（图2F，P=0.0026），使动情周期完全正常化（图2G），抑制了多囊卵巢的形成，并增加了排卵后黄体的存在（图2H）。生育力测试显示，ATM显著增强了PCOS样大鼠的胚胎植入（图2I），并且显著增加了窝产仔数（图2J，P=0.0039）。综上所述，在啮齿动物模型中，ATM治疗改善了PCOS的主要特征，包括血清睾酮水平升高、动情周期不规则、多囊卵巢形态以及生育能力的低下。

ATM引起的睾酮急剧减少促使我们进一步探讨青蒿素在调节雄激素合成中的作用。下丘脑-垂体-卵巢轴在雄激素的产生中发挥着关键的神经内分泌作用。因此，我们首先检查了促卵泡激素和黄体生成素，它们是控制类固醇激素合成的上游激素，包括黄体酮、雄激素和雌激素。在PCOS样模型中，无论是腹腔注射还是口服，ATM对FSH和LH均没有影响（图S3A至F），这表明ATM可能不会改变促性腺激素的产生。因此，我们假设青蒿素通过直接作用于卵巢来调节睾酮水平。为验证这一假设，我们测量了分离的卵巢卵泡膜间质细胞上清液中的类固醇激素，这些细胞是PCOS患者体内过量睾酮合成的主要来源（图3A）。结果显示，ATM以剂量依赖性方式显著抑制了卵泡膜间质细胞中的睾酮产生（1μM对比0μM，P=0.0298；5μM对比0μM，P=0.0011；10μM对比0μM，P=0.0007，图3B）。同样，青蒿素类似物SM934也表现出与ATM类似的睾酮抑制作用（图3C）。除了降低睾酮水平，ATM和SM934还显著降低了孕烯醇酮、黄体酮和17α-羟基孕酮（17α-OHP）的水平，这些都是卵巢类固醇合成的中间体和睾酮的前体（图3D至I）。这一结果得到了另一种青蒿素衍生物青蒿琥酯（ATS）的进一步验证，ATS同样以剂量依赖性方式抑制了孕烯醇酮、黄体酮和17α-OHP的生成（图S4A至C）。此外，这种抑制作用并不是由于细胞毒性，因为青蒿素不会损害卵泡膜间质细胞的活力（图S5A和B）。这些数据表明青蒿素通过抑制卵巢卵泡膜间质细胞中的类固醇生成过程，进而抑制雄激素的合成。

脂肪组织显著表达1C3型醛酮还原酶（AKR1C3），该酶将雄烯二酮（A4）转化为睾酮。在PCOS或肥胖等情况下，皮下脂肪中的AKR1C3水平升高（可能由胰岛素增加引起），使脂肪组织成为雄激素合成的重要部位。然而，无论是在基础状态还是在胰岛素或A4处理下，ATM都不影响大鼠脂肪细胞中的睾酮产生（图S5C）。同样，ATM对人类脂肪细胞中的睾酮产生也没有影响（图S5D）。一致的是，ATM治疗后大鼠脂肪组织中的睾酮浓度保持不变（图S5E）。

为了揭示青蒿素诱导的雄激素合成减少的细胞途径，我们对经或未经ATM处理的分离的膜间质细胞进行了基于质谱的相对定量蛋白质组学分析。结果显示，ATM显著下调了CYP11A1蛋白（P=0.00000533），这是青蒿素抑制雄激素生物合成的关键步骤，因为CYP11A1催化胆固醇转化为孕烯醇酮（图3J）。ATM对CYP11A1的下调与减少孕烯醇酮的观察结果一致（图3D和G）。为了验证蛋白质组学数据，我们检测了小鼠和大鼠卵泡膜间质细胞中类固醇生成酶的表达，结果显示青蒿素剂量依赖性地下调了CYP11A1蛋白（图3K和图S6，A至C），而未影响HSD3B2和CYP17A1（图3K）。CYP11A1蛋白的下降始于ATM治疗后第8小时（图S6D）。此外，ATM显著减少了PCOS样小鼠卵巢中的CYP11A1蛋白（图3L），并在人类BeWo绒毛膜癌细胞中观察到了相似的效果，该细胞源自人胎盘并能合成类固醇激素（图S6E）。ATM治疗不会影响类固醇生成急性调节蛋白（图S6F），这是将胆固醇从线粒体外膜转移到内膜以促进类固醇激素形成的关键蛋白。

接下来，我们进一步阐明CYP11A1的减少是否介导了青蒿素对睾酮合成的抑制作用。我们首先补充了孕烯醇酮，这是CYP11A1催化反应的产物，并被青蒿素还原（图3A），结果表明补充孕烯醇酮显著逆转了青蒿素诱导的孕酮、17α-OHP和睾酮的下降（图3M）。随后，我们操纵了CYP11A1的表达，发现CYP11A1的过度表达完全恢复了青蒿素治疗细胞中睾酮水平的下降（图3N）。相反，当CYP11A1表达被抑制时，青蒿素无法继续减少孕酮、17α-OHP和睾酮的产生（图3O）。这些结果共同表明，CYP11A1的上调和下调决定了睾酮的产生水平，而青蒿素通过调控CYP11A1来影响睾酮的合成过程。

我们的研究目的是探索青蒿素调节CYP11A1的机制。尽管青蒿素以其内过氧化作用，并通过产生活性氧表现出抗疟活性，但我们发现ROS似乎不参与CYP11A1的下调，因为ROS诱导剂艾司氯醇对CYP11A1没有可检测的影响（图S7A）。进一步的研究表明，ROS清除剂N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）也不影响ATM诱导的CYP11A1下调（图S7B）。此外，尽管青蒿素诱导了蛋白质水平的降低，但分离的卵泡膜间质细胞（图S7C和D）或DHEA诱导的卵巢（图S7E和F）中Cyp11a1的mRNA并未受到青蒿素的影响，这表明青蒿素可能通过转录后调节作用于CYP11A1。接着，我们检查了CYP11A1的稳定性，结果显示ATM和SM934显著缩短了CYP11A1蛋白的半衰期（图4A和图S8A）。进一步的研究表明，蛋白酶抑制剂MG132能够挽救ATM和SM934诱导的CYP11A1下调（图4B和图S8B），这表明青蒿素通过抑制其蛋白质稳定性来降低CYP11A1水平。

为了确定青蒿素诱导的CYP11A1不稳定的分子机制，我们应用了免疫沉淀结合质谱法（IP-MS）来识别ATM或SM934处理下CYP11A1的相互作用蛋白（图4C）。IP-MS数据显示，在ATM处理下有8种与CYP11A1特异性相互作用的蛋白质，而在SM934处理下则有23种。在这些蛋白质中，我们发现了两个共同的候选蛋白质，即线粒体蛋白酶LONP1和ER到高尔基体转运蛋白TFG。LONP1是一种AAA+线粒体蛋白酶，通过ATP水解降解错误折叠或氧化的蛋白质，对于线粒体蛋白质质量控制至关重要。TFG则是一种COPII囊泡相关蛋白，参与调节ER到高尔基体的转运。为了验证IP-MS结果，我们进行了CYP11A1-Flag的免疫共沉淀实验，发现ATM和SM934显著增强了LONP1和CYP11A1之间的相互作用，尽管在青蒿素治疗组中CYP11A1的沉淀量甚至低于对照组，因为青蒿素也下调了CYP11A1（图4D）。相比之下，ATM能稍微增强TFG与CYP11A1的相互作用，但SM934却不能（图S9A）。后续的研究表明，LONP1的过表达显著降低了CYP11A1的水平（图S9B），而TFG对其没有影响（图S9C）。这些数据共同表明，LONP1而不是TFG可能参与调节CYP11A1的蛋白水平。内源性的免疫共沉淀进一步验证了ATM和SM934增强了LONP1和CYP11A1之间结合的亲和力（图4E和图S9D和E）。通过使用LONP1和CYP11A1的纯化重组蛋白进行的Pull-down实验证实了这两种蛋白质之间的直接结合（图S9F）。综上所述，这些数据强烈表明青蒿素通过增强CYP11A1与LONP1的关联，作用类似于“分子胶”，调节或稳定蛋白质之间的相互作用。

接下来，我们将进一步探索LONP1和CYP11A1相互作用的功能区域。蛋白质-蛋白质对接预测表明，CYP11A1中的W56至S66或F252至T259残基可能是与LONP1结合的位点。因此，我们构建了CYP11A1的突变体，其中删除了W56至S66（ΔW56-S66）或F252至T259（ΔF252-T259），结果发现ΔW56-S66保留了与LONP1相互作用的能力，而ΔF252-T259失去了与LONP1相互作用的能力（图4F），这表明CYP11A1中的F252至T259区域对于CYP11A1-LONP1相互作用至关重要。为了定义LONP1中负责与CYP11A1结合的结构域，我们表达了LONP1的N结构域、腺苷三磷酸酶(ATPase)结构域和蛋白水解结构域。由于LONP1是一种线粒体蛋白，我们将所有截短的结构域与LONP1的线粒体靶向序列（MTS）融合，以确保它们导入线粒体（图4G）。出乎意料的是，LONP1的所有结构域都与CYP11A1表现出强烈的相互作用，但没有结构域选择性（图4H）。

在确定青蒿素增强CYP11A1-LONP1相互作用后，我们进一步研究了LONP1在青蒿素诱导的CYP11A1降解中的作用。我们发现，LONP1的过表达显著降低了CYP11A1的水平，而蛋白酶抑制剂MG132能够挽救这种下降（图5A）。此外，LONP1抑制剂CDDO-Me能够逆转ATM引起的CYP11A1表达下降（图5B）。通过使用两组小干扰RNA（siRNA）敲低卵泡膜间质细胞中的LONP1，我们完全逆转了ATM诱导的CYP11A1下降（图5C）。在LONP1缺陷的细胞中，ATM对CYP11A1的下调几乎没有影响（图5C），而CYP17A1则不受ATM和LONP1的影响（图5C）。接着，我们构建了催化失活的LONP1(LONP1-S844A)，其中S844A突变破坏了蛋白酶活性的二聚体形成。结果显示，LONP1-S844A未能像野生型LONP1那样减少CYP11A1的表达（图5D）或缩短CYP11A1蛋白的半衰期（图5E），表明LONP1通过其蛋白酶活性调控CYP11A1。为了确认LONP1是否直接介导CYP11A1的下调，我们使用纯化的CYP11A1和LONP1蛋白进行了体外蛋白酶测定。实验结果显示，ATP的存在对于LONP1的功能是必需的。我们的数据表明，ATM促进了LONP1催化的CYP11A1降解（图5F），而在没有LONP1或ATP的情况下，ATM对CYP11A1没有影响（图5F）。体外蛋白酶测定进一步验证了ATM和SM934加速LONP1催化的CYP11A1降解（图5G）。此外，CYP11A1的突变体（ΔF252-T259）表明无法与LONP1结合，从而对青蒿素诱导的CYP11A1下调表现出抗性（图S9G和H）。这些观察结果共同支持LONP1在介导青蒿素诱导的CYP11A1减少中的关键作用。此外，我们发现LONP1和CYP11A1在卵巢中高表达（图S9I），并且它们已知位于线粒体中。相似的组织分布和亚细胞定位表明，LONP1可能是针对青蒿素治疗而靶向CYP11A1的蛋白。

除了LONP1之外，我们还检测了ClpXP复合物，它是线粒体基质中负责蛋白质质量控制的另一个重要蛋白酶机制。我们的研究显示，ClpXP过表达对CYP11A1蛋白没有影响（图S10A），且青蒿素不会促进CYP11A1与ClpP或ClpX的相互作用（图S10B），这进一步排除了ClpXP介导CYP11A1降解的可能性。

接下来，我们评估了LONP1对卵巢雄激素合成的影响。在腺病毒介导的卵泡膜细胞或BeWo细胞中，LONP1的过度表达导致了CYP11A1蛋白的降低（图5H和图S11A）。由于CYP11A1的减少，来自卵泡膜细胞的孕烯醇酮、黄体酮、17α-OHP和睾酮的上清液水平显著降低（图5I至L）。在BeWo细胞中，LONP1的过度表达也导致类固醇生成的减少（图S11B和C）。通过腹腔注射腺相关病毒（AAV）-LONP1在小鼠卵巢中的过度表达，我们观察到LONP1减少了CYP11A1的表达（图5M），同时抑制了血清睾酮的水平（图5N）。这些数据共同表明，LONP1的过表达复制了青蒿素对雄激素的降低作用。

公开的基因表达综合数据库的数据显示，与正常卵泡膜细胞相比，多囊卵巢综合征（PCOS）患者的卵泡膜细胞中LONP1的表达水平显著降低（P=0.0104）（图5O）。这与LONP1对CYP11A1和雄激素合成的抑制作用一致。我们进一步检查了CYP11A1-LONP1与雄激素诱导剂（如hCG）反应的关联。与青蒿素对CYP11A1-LONP1相互作用的促进作用相反，hCG显著破坏了它们的相互作用（图S12A）。因此，hCG治疗促进了CYP11A1的表达，并逆转了LONP1过度表达引起的CYP11A1降低（图S12B）。与此结果一致，通过hCG和胰岛素治疗建立的PCOS样小鼠模型中，卵巢中CYP11A1的水平升高（图S12C）。此外，二氢睾酮（DHT，一种雄激素）也能够恢复由LONP1引起的CYP11A1下降（图S12D）。这些数据表明，雄激素诱导剂阻断了LONP1和CYP11A1之间的关联，促进CYP11A1的表达，可能加剧了雄激素过量的情况。

随后，我们试图确定青蒿素是否直接作用于LONP1或CYP11A1。为此，将生物素与青蒿琥酯（bio-ATS）耦合进行下拉测定（图6A）。结果显示，生物素-青蒿素衍生物（bio-ATS）显著降低了CYP11A1水平（图S13A），表明生物素的加入没有影响ATS的功能。接着，我们进行了生物ATS捕获实验，发现生物ATS与LONP1蛋白具有结合亲和力，而与CYP11A1没有显著结合（图6B和图S13B）。预孵育游离ATS、ATM或SM934可以竞争LONP1，并且破坏了生物ATS和LONP1之间的结合（图6B）。进一步的热稳定性实验支持了青蒿素与LONP1之间的直接相互作用（图6C），这一发现进一步支持了化合物结合可以诱导蛋白质构象变化，从而影响其热稳定性的理念。与此对比，ATM对CYP11A1的热稳定性没有显著影响（图S13C）。综合这些数据表明，青蒿素的直接作用靶点是LONP1，而不是CYP11A1。

为了进一步研究青蒿素与其靶标的结合模式，我们使用Glide v8.1对LONP1的2.51-Å分辨率结构（PDB：6WZV）进行了基于蛋白质结构的对接计算。我们发现青蒿素衍生物能够成功地与LONP1蛋白水解域内已知的硼替佐米结合袋对接（图6D）。硼替佐米是已知的LONP1抑制剂。我们观察到硼替佐米能够增加CYP11A1水平并逆转LONP1诱导的CYP11A1水平下降（图S13D）。这一发现使我们推测，硼替佐米可能与青蒿素竞争与LONP1的结合。因此，我们进行了生物ATS捕获实验，结果显示硼替佐米的预孵育能够阻断生物ATS和LONP1之间的结合（图S13E）。硼替佐米完全挽救了青蒿素引起的CYP11A1下降（图S13F）。考虑到青蒿素预测的结合口袋位于LONP1的蛋白水解域内，我们还产生并纯化了该结构域，并测量了青蒿素与其结合的亲和力。表面等离子共振（SPR）实验显示，ATM和SM934与蛋白水解域的结合亲和力分别为3.11±0.358μM（图6E）和8.69±0.749μM（图6F），表明ATS对LONP1表现出强烈的结合亲和力，K_D为0.261±0.029μM（图6G）。青蒿素类似物SM934增强了LONP1和CYP11A1蛋白水解域之间的相互作用（图6H）。接着，我们生成了LONP1的突变体，其中删除了残基G847至D852（ΔGATPKD）。根据对接数据显示，这些残基参与LONP1-青蒿素结合的形成。与野生型LONP1类似，突变体ΔGATPKD LONP1保留了与CYP11A1相互作用的能力，但对青蒿素表现出抗性，观察到青蒿素未能增强ΔGATPKD LONP1和CYP11A1之间的相互作用（图6I）。为了进一步评估LONP1的GATPKD基序在青蒿素诱导的CYP11A1降解中的功能贡献，我们生成了LONP1敲除细胞，并重新表达了野生型LONP1或突变体ΔGATPKD LONP1。与对照细胞相比，LONP1的缺失导致CYP11A1的上调。重新表达野生型或突变体LONP1均能成功逆转CYP11A1的上调，表明突变体LONP1仍保留其对CYP11A1的蛋白酶活性（图6J）。在这些细胞中处理青蒿素后，对照细胞中CYP11A1下调，而LONP1敲除细胞中则保持不变。重新表达野生型LONP1恢复了青蒿素对CYP11A1的抑制作用，而重新表达突变体LONP1则未能逆转青蒿素诱导的CYP11A1下调（图6J），这主要是因为突变体LONP1无法与青蒿素结合。值得注意的是，LONP1中的GATPKD残基在不同物种中高度保守（图S13G），支持观察到的青蒿素在降低啮齿动物和人类细胞中雄激素水平方面的类似作用。综上所述，这些数据支持青蒿素通过与LONP1蛋白水解结构域的结合来抑制CYP11A1水平。

最后，我们进行了一项试点临床研究，旨在验证青蒿素治疗多囊卵巢综合征（PCOS）患者的疗效。共招募了19名符合所有PCOS诊断标准的女性患者，平均年龄为27.79±3.74岁，平均体重为62.1±8.9公斤，平均体重指数（BMI）为23.23±2.30kg/m²。这些患者接受口服双氢青蒿素（每日40毫克，分三次）治疗12周。所有参与者在治疗前均表现出高雄激素血症、月经稀发或闭经以及多囊卵巢的超声特征。双氢青蒿素治疗耐受良好，未观察到任何副作用。研究结果显示，双氢青蒿素治疗显著（P<0.0001）降低了PCOS患者的血清睾酮水平（图7A）。血清抗苗勒氏管激素（AMH）水平通常与生长中的卵泡数量相关，因此在PCOS患者中通常升高。我们观察到，双氢青蒿素治疗显著（P<0.0001）降低了血清AMH水平（图7B）。超声检查结果显示，治疗后窦卵泡数量显著减少（图7C）。此外，63.16%（12/19）的PCOS患者在治疗后恢复了规律的月经周期（图7D和图S14）。综上所述，双氢青蒿素显示出有效改善高雄激素血症、改善多囊卵巢超声特征，并有助于恢复PCOS患者的正常月经周期。

青蒿素在多种应用中展现了巨大前景，并且副作用极少，已用于治疗疟疾、感冒、腹泻、红斑狼疮和癌症。越来越多的证据表明，血红素及其生物合成代谢是青蒿素抗疟主要机制。青蒿素中的过氧化物部分与血红素中的铁反应产生ROS，从而对寄生虫或肿瘤细胞产生细胞毒性作用。研究提出青蒿素的多个靶点，包括疟疾寄生虫中的PfPI3K和PfATP6，以及哺乳动物细胞中的gephyrin。然而，之前没有证据表明青蒿素对多囊卵巢综合症有干预效果。最新研究显示，代谢途径失调与PCOS的发生有关，如产热脂肪组织受损、微生物群-肠道-卵巢轴和全身胰岛素抵抗。我们的前期研究表明，青蒿素能促进代谢稳态并预防肥胖，因此我们探讨了青蒿素是否能调节PCOS的发展。在本研究中，我们观察到青蒿素对PCOS样啮齿动物模型和患者的生殖内分泌有益，对高雄激素血症、不规则动情周期和多囊卵巢有效。然而，在预防性实验中，我们未观察到青蒿素对PCOS样小鼠模型有显著代谢作用，表明青蒿素缓解PCOS的作用可能并不依赖于全身代谢状态的改善。

青蒿素对类固醇生成的作用可能与其抗疟功能有关。最近有研究报道，感染反应性疟疾相关的孕烯醇酮类固醇升高对T细胞表现出免疫抑制作用，并加剧疟疾。考虑到青蒿素抑制孕烯醇酮的产生，因此有必要测试青蒿素是否可以恢复疟疾患者的孕烯醇酮水平，从而抑制感染。然而，青蒿素的抗疟功能面临挑战，疟疾寄生虫对青蒿素的耐药性已有大约20年的记录。虽然青蒿素在疟疾控制中的耐药性问题长期存在，但青蒿素在非疟疾疾病中的广泛应用，如PCOS治疗，可能会加速耐药性的产生。鉴于青蒿素治疗PCOS和疟疾的机制可能不同，开发青蒿素衍生物可能增强其治疗PCOS的效果，同时减少对疟疾的影响。此外，疟疾疫苗等新疗法正在逐步改变疟疾治疗格局，未来可能减少对青蒿素的依赖。

建立能准确反映女性PCOS的动物模型是至关重要的。目前科研界已有多种PCOS啮齿动物模型，包括雄激素诱导模型（利用睾酮、DHT和DHEA）、雌激素诱导模型、芳香酶抑制剂诱导模型、转基因啮齿动物模型和饮食诱导模型。尽管雄激素模型被认为最可靠，但这些模型均未完全复制女性PCOS的复杂情况。在本研究中，我们使用了青春期前后DHEA模型，显示血清睾酮水平升高、动情周期不规则和多囊卵巢形态。然而，该模型还表现出其他内分泌疾病，包括高催乳素血症，不能完全反映女性PCOS的特征，这是当前研究的一个局限性。尽管如此，我们还使用hCG和胰岛素诱导模型以及综合人体试点研究的结果，全面评估了青蒿素对PCOS发展的影响。

LONP1是一种高度保守的多功能酶，通过优先降解受损、氧化或错误折叠的蛋白质，并充当线粒体中蛋白质折叠的伴侣，负责线粒体质量控制。在这里，我们发现LONP1通过靶向CYP11A1响应青蒿素来调控雄激素的合成。CYP11A1参与青蒿素类固醇生成的抑制作用，而CYP17A1、HSD3B2和StAR可能不参与。LONP1和CYP11A1具有相似的组织分布模式，二者在卵巢的卵泡膜间质细胞中大量表达并位于线粒体内。然而，在正常条件下，由于LONP1对CYP11A1的亲和力较小，CYP11A1保持相对稳定。相比之下，青蒿素的存在增强了LONP1与CYP11A1的相互作用，导致CYP11A1被LONP1降解。先前的研究报告称青蒿素可以定位到线粒体，从而介导LONP1与CYP11A1的相互作用。雄激素降低作用表明LONP1是高雄激素血症干预的一个有前景的靶点。与对照组相比，PCOS卵泡膜细胞中LONP1表达降低，这可能是PCOS中观察到的CYP11A1和雄激素水平升高的原因。然而，PCOS中LONP1下调的诱因尚不明确。据报道，LONP1会随着年龄、氧化应激和废用性肌肉萎缩而减少，并且在线粒体功能障碍期间，其活性大大减弱。因此，我们推测PCOS相关的氧化应激或线粒体功能障碍可能导致LONP1表达或其活性下调。此外，最近的研究报告记录了LONP1参与卵母细胞的发育和存活。小鼠卵母细胞中LONP1的条件性破坏会损害卵泡发育并导致进行性卵母细胞死亡和不孕。结合我们目前的研究，这些发现强调了LONP1在卵巢类固醇生成和卵泡发育中的深远作用，表明其在不孕症治疗中的潜在应用。

我们的研究结果表明，青蒿素可能作为分子胶降解剂，指导LONP1降解CYP11A1。经典的分子胶降解剂是类药物化合物，可诱导或稳定E3泛素连接酶与靶标之间的相互作用，从而导致所招募的蛋白质泛素化和随后的降解。这种新兴策略能够消除以前传统药理学方法无法达到的治疗靶点。在这里，我们证明了，除了泛素连接酶之外，分子胶还可以直接劫持LONP1等蛋白酶，通过形成LONP1-底物相互作用来促进靶蛋白的降解。该降解过程可能具有响应性，因为它绕过了泛素化过程。由于LONP1位于线粒体中，我们提出了一种基于分子胶来控制线粒体中蛋白质降解的有前景的策略。后续研究可以集中于基于青蒿素的新化合物的设计和开发，这些化合物专门增强LONP1与CYP11A1之间的相互作用，目标是尽量减少青蒿素对LONP1其他靶点的任何潜在脱靶影响。此外，我们在LONP1的蛋白水解域中发现了一个推定的青蒿素结合袋，并在该袋内确定了GATPKD残基，这些残基是LONP1对青蒿素反应的关键。事实上，青蒿素增强了CYP11A1与LONP1蛋白水解结构域之间的相互作用。然而，青蒿素增强LONP1-CYP11A1相互作用的确切机制仍不清楚。我们推测，与青蒿素的结合可能会诱导LONP1的构象变化或修饰LONP1蛋白表面，从而增强与CYP11A1的相互作用。为了检验这一假设，需要一个更详细的青蒿素-LONP1-CYP11A1三聚体结合模型。

总的来说，我们提出了一个模型，其中青蒿素衍生物通过抑制卵巢雄激素的产生来预防多囊卵巢综合症的发展。青蒿素直接靶向LONP1并诱导LONP1与CYP11A1的相互作用，从而促进CYP11A1的降解并随后抑制卵巢雄激素的合成。因此，青蒿素在改善啮齿类动物和人类患者的多囊卵巢综合症症状方面显示出疗效。相反，前雄激素诱导剂hCG抑制LONP1与CYP11A1的关联；此外，PCOS中LONP1下调，导致CYP11A1上调，进而促进雄激素产生并加剧PCOS。我们的研究结果不仅证明了青蒿素对PCOS患者的治疗作用，而且还强调了它们作为分子胶降解剂的潜力。这一发现开辟了通过靶向LONP1-CYP11A1相互作用来控制卵巢雄激素合成的新途径。

原文链接：

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38870290/

中医药基础科研服务：

相关咨询，加微信：1278317307。

【福利时刻】科研服务（点击查看）：动物模型-行为学、中药含药血清及成分鉴定、代谢组学、网药生信、药理毒理、病理与影像学。咨询加微信：1278317307。