400-820-8531
多胺合成介紹
多胺（Polyamines，PAs)）是一類含有兩個(gè)或更多氨基(-NH2 )的化合物，廣泛存在于動(dòng)植物中，其中腐胺（Putrescine）是多胺生物合成途徑的中心產(chǎn)物，主要有兩條合成途徑：1、鳥氨酸在鳥氨酸脫羧酶（ODC）作用下催化脫羧，生成腐胺；2、精氨酸在精氨酸脫羧酶(ADC)作用下催化脫羧，生成鯡精胺（Agmatine），再脫去一分子氨，經(jīng)由N-氨甲酰腐胺生成腐胺（Putrescine）。合成的腐胺在亞精胺合成酶（SPDS）的催化下生成亞精胺（Spermidine），亞精胺又在精胺合成酶（SPMS）的作用下生成精胺（Spermine）（如圖1）。
圖1 多胺生物合成途徑
（圖源：Handa, Avtar K et al., Front Chem.2018）
多胺生物學(xué)意義
在動(dòng)物研究方面，多胺穩(wěn)態(tài)在細(xì)胞環(huán)境中受到嚴(yán)格調(diào)控，除了在衰老和與年齡相關(guān)的記憶喪失中發(fā)揮了重要作用，還參與炎癥性及自身免疫性疾病，在免疫調(diào)節(jié)和防御中起著關(guān)鍵作用。在植物研究方面，多胺廣泛存在于植物體內(nèi)并對(duì)細(xì)胞膜起穩(wěn)定和保護(hù)作用，調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和衰老退化，參與植物對(duì)脅迫的適應(yīng)。在哺乳動(dòng)物和植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，PAs在廣泛的生化和生理過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用(如圖2所示)。
圖2 多胺在植物、人類和動(dòng)物中的作用
（圖源：Handa, Avtar K et al., Front Chem.2018）
疾病研究方向
多胺與自身免疫性疾病
文章題目：Cellular spermine targets JAK signaling to restrain cytokine-mediated autoimmunity
發(fā)表雜志：IMMUNITY IF：25.5 2024
免疫代謝物（Immunometabolites）在自身炎癥和自身免疫性疾病中很重要，但需要進(jìn)一步確定。該研究揭示了精胺通過(guò)直接結(jié)合抑制I/II型細(xì)胞因子反應(yīng)而作為內(nèi)源性抑制劑。體內(nèi)給藥精胺及其衍生物SD1可減輕小鼠狼瘡和牛皮癬的癥狀。研究亮點(diǎn)：1、精胺抑制JAK1介導(dǎo)的I/II型細(xì)胞因子信號(hào)；2、精胺占據(jù)了JAK1的N-末端口袋，以限制其與受體的結(jié)合；3、細(xì)胞內(nèi)精胺含量低可增強(qiáng)紅斑狼瘡PBMCs中的ISG和狼瘡特征；4、精胺及其衍生物SD1減輕了自身免疫性小鼠的病理特征。
圖3 精胺及其衍生物直接靶向JAK信號(hào)通路抑制自身免疫
（圖源：Xu, Henan et al.,Immunity.2024）
多胺與腫瘤
文章題目：Polyamine-mediated ferroptosis amplification acts as a targetable vulnerability in cancer
發(fā)表雜志：Nature Communications IF：16.6 2024
鐵死亡是一種由脂質(zhì)過(guò)氧化物過(guò)載引發(fā)的鐵依賴性細(xì)胞死亡形式，由于對(duì)腫瘤代謝特征與鐵死亡易感性之間的關(guān)聯(lián)理解有限，因此目前在癌癥治療中以鐵死亡為靶點(diǎn)受到阻礙。本研究通過(guò)代謝物檢測(cè)篩選，發(fā)現(xiàn)精氨酸-多胺依賴H2O2促進(jìn)鐵死亡，并且多胺合成的關(guān)鍵酶鳥氨酸脫羧酶1（ODC1）顯著激活，在細(xì)胞內(nèi)形成鐵死亡-鐵過(guò)載-Wnt/MYC-ODC1-多胺-H2O2正反饋回路，進(jìn)一步放大鐵死亡的影響。同時(shí)，鐵死亡細(xì)胞釋放含有多胺的細(xì)胞外囊泡到微環(huán)境中，從而進(jìn)一步使鄰近細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感，并加速鐵死亡在腫瘤區(qū)域的“擴(kuò)散”。此外，補(bǔ)充多胺還會(huì)通過(guò)誘導(dǎo)鐵死亡使癌細(xì)胞或異種移植腫瘤對(duì)放療或化療敏感?？紤]到癌細(xì)胞通常以細(xì)胞內(nèi)多胺池升高為特征，研究結(jié)果表明，多胺代謝暴露了鐵死亡的可靶向脆弱性，并為癌癥治療策略提供新視角。
圖4 細(xì)胞內(nèi)形成的鐵死亡-鐵過(guò)載-Wnt/MYC-ODC1-多胺-H2O2正反饋回路
（圖源：Bi, Guoshu et al.,Nat Commun. 2024）
多胺與衰老
文章題目：Polyamine metabolite spermidine rejuvenates oocyte quality by enhancing mitophagy during female reproductive aging
發(fā)表雜志：Nature Aging IF：16.6 2023
由于卵巢儲(chǔ)備減少和卵母細(xì)胞質(zhì)量下降，高齡是女性不孕的主要危險(xiǎn)因素。然而，作為一個(gè)重要的影響因素，生殖老化過(guò)程中的代謝調(diào)節(jié)作用知之甚少。本研究應(yīng)用非靶向代謝組學(xué)來(lái)鑒定亞精胺作為卵巢中保護(hù)卵母細(xì)胞抗衰老的關(guān)鍵代謝物。特別是，作者發(fā)現(xiàn)老年小鼠卵巢中的亞精胺水平降低，補(bǔ)充亞精胺促進(jìn)老年小鼠的卵泡發(fā)育、卵母細(xì)胞成熟、早期胚胎發(fā)育和雌性生育力。作者進(jìn)一步通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)亞精胺誘導(dǎo)的卵母細(xì)胞質(zhì)量的恢復(fù)是通過(guò)增強(qiáng)老年小鼠的有絲分裂活性和線粒體功能介導(dǎo)的，并且這種作用機(jī)制在氧化應(yīng)激下的豬卵母細(xì)胞中是保守的?？傊?，本研究結(jié)果表明，亞精胺補(bǔ)充劑可以作為一種治療策略來(lái)改善單性別的女性和其他高齡孕婦的卵母細(xì)胞質(zhì)量和生殖結(jié)局。未來(lái)的工作需要測(cè)試這種方法是否可以安全有效地應(yīng)用于人類。
老年小鼠卵巢代謝組學(xué)結(jié)果分析
圖5 補(bǔ)充亞精胺對(duì)老齡小鼠卵母細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組水平的影響
（圖源：Zhang, Yu et al.,Nat Aging. 2023）
植物研究方向
多胺與植物耐旱
文章題目：SnRK2.4-mediated phosphorylation of ABF2 regulates ARGININE DECARBOXYLASE expression and putrescine accumulation under drought stress
發(fā)表雜志：New Phytologist IF：10.323 2023
精氨酸脫羧酶(ADC)介導(dǎo)的腐胺(Put)生物合成在植物非生物脅迫反應(yīng)中起重要作用。SnRK2s(SNF 1相關(guān)蛋白激酶2s)和ABFs(脫落酸響應(yīng)元件結(jié)合因子)，是參與干旱脅迫反應(yīng)的ABA信號(hào)通路的核心成分。以前報(bào)道過(guò)枳ADC(PtrADC)在耐旱性中的作用。然而，在干旱脅迫下，SnRK2和ABF是否以及如何調(diào)節(jié)PtrADC來(lái)調(diào)節(jié)腐胺積累仍不清楚。本研究采用了一系列生理、生化和分子方法來(lái)揭示由PtrSnRK2.4和PtrABF2組成的蛋白質(zhì)復(fù)合物通過(guò)直接調(diào)節(jié)PtrADC來(lái)調(diào)節(jié)腐胺生物合成和耐旱性。
圖6 SnRK2.4介導(dǎo)的ABF2的磷酸化調(diào)節(jié)干旱脅迫下的二胺腐胺積累
（圖源：Song, Jie et al.,New Phytol. 2023）
多胺與葉片衰老
文章題目：Metabolic control of arginine and ornithine levels paces the progression of leaf senescence
發(fā)表雜志：Plant Physiology IF：8.005 2022
黑暗或者遮陽(yáng)是一種常見(jiàn)的誘導(dǎo)葉片衰老的因素。本研究以模式植物擬南芥為研究對(duì)象，通過(guò)正向遺傳學(xué)篩選鑒定到一個(gè)具有高度延遲暗誘導(dǎo)衰老的保持綠色等位基因-光敏色素相互作用因子5（pif5）。代謝組研究發(fā)現(xiàn)，精氨酸和鳥氨酸在暗處理的pif5突變體中積累，可能是由于缺乏誘導(dǎo)氨基酸(AAs)運(yùn)輸，可以通過(guò)促進(jìn)三羧酸循環(huán)或多胺(PAs)的產(chǎn)生來(lái)延緩衰老的進(jìn)程。其次，研究還發(fā)現(xiàn)腐胺向亞精胺(SPD)的轉(zhuǎn)化受年齡依賴性控制。并證明SPD通過(guò)穩(wěn)定乙烯結(jié)合因子1和2 (EBF1/2)復(fù)合物來(lái)干擾乙烯信號(hào)傳導(dǎo)，從而抑制衰老。
圖7 多胺調(diào)控葉片衰老的分子機(jī)制
（圖源：Liebsch, Daniela et al.,Plant Physiol. 2022）
拜譜小結(jié)
多胺是一類含有兩個(gè)或更多氨基的化合物、廣泛存在于動(dòng)物、植物及微生物中，其合成的原料主要為精氨酸和鳥氨酸，關(guān)鍵酶是精氨酸脫羧酶和鳥氨酸脫羧酶，研究最普遍同時(shí)具有重要生理功能的多胺是腐胺，亞精胺，精胺等。多胺的功能包括細(xì)胞分化、細(xì)胞增殖、基因調(diào)控、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和細(xì)胞凋亡。多胺與細(xì)胞分子廣泛相互作用，并在體內(nèi)發(fā)揮各種關(guān)鍵功能。因此多胺檢測(cè)在研究植物生長(zhǎng)發(fā)育和醫(yī)學(xué)研究等方面均有重要意義。
拜譜生物全新推出多胺靶向代謝組學(xué)產(chǎn)品，一針檢測(cè)17種多胺及其衍生物，提供絕對(duì)定量數(shù)據(jù)和豐富的數(shù)據(jù)分析內(nèi)容，為一線科研工作者探究疾病發(fā)生機(jī)制及植物生長(zhǎng)發(fā)育提供支持。歡迎大家咨詢!
拜譜多胺及其合成通路物質(zhì)檢測(cè)列表
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
涵蓋物質(zhì)“多”：一針檢測(cè)17種多胺及其合成通路物質(zhì)
定性定量“準(zhǔn)”：外標(biāo)法絕對(duì)定量，同位素內(nèi)標(biāo)矯正，嚴(yán)格質(zhì)控
數(shù)據(jù)分析“全”：提供PCA、聚類熱圖、箱線圖、關(guān)聯(lián)分析等結(jié)果
檢測(cè)范圍“廣”：適用多種生物樣本類型，如細(xì)胞、動(dòng)植物組織、微生物、體液等
檢測(cè)流程
送樣建議
備注：更多樣本類型請(qǐng)咨詢當(dāng)?shù)乜蒲蓄檰?wèn)。
參考文獻(xiàn)
1. Handa AK,Fatima T,Mattoo AK. Polyamines: Bio-Molecules with Diverse Functions in Plant and Human Health and Disease. Front Chem. 2018;6:10. doi:10.3389/fchem.2018.00010
2. Xu H,Zhang X,Wang X, et al. Cellular spermine targets JAK signaling to restrain cytokine-mediated autoimmunity. Immunity. 2024;:. doi:10.1016/j.immuni.2024.05.025
3. Bi G,Liang J,Bian Y, et al. Polyamine-mediated ferroptosis amplification acts as a targetable vulnerability in cancer. Nat Commun. 2024;15 (1):2461. doi:10.1038/s41467-024-46776-w
4. Zhang Y,Bai J,Cui Z, et al. Polyamine metabolite spermidine rejuvenates oocyte quality by enhancing mitophagy during female reproductive aging. Nat Aging. 2023;3 (11):1372-1386. doi:10.1038/s43587-023-00498-8
5. Song J,Sun P,Kong W, et al. SnRK2.4-mediated phosphorylation of ABF2 regulates ARGININE DECARBOXYLASE expression and putrescine accumulation under drought stress. New Phytol. 2023;238 (1):216-236. doi:10.1111/nph.18526
6. Liebsch D,Juvany M,Li Z, et al. Metabolic control of arginine and ornithine levels paces the progression of leaf senescence. Plant Physiol. 2022;189 (4):1943-1960. doi:10.1093/plphys/kiac244
