400-820-8531
多胺合成介紹
多胺（Polyamines，PAs)）是一類含有兩個或更多氨基(-NH2 )的化合物，廣泛存在于動植物中，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
在動物研究方面，多胺穩(wěn)態(tài)在細胞環(huán)境中受到嚴格調(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)并對細胞膜起穩(wěn)定和保護作用，調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育和衰老退化，參與植物對脅迫的適應(yīng)。在哺乳動物和植物的生長發(fā)育過程中，PAs在廣泛的生化和生理過程中發(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，但需要進一步確定。該研究揭示了精胺通過直接結(jié)合抑制I/II型細胞因子反應(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：1、精胺抑制JAK1介導(dǎo)的I/II型細胞因子信號；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、細胞內(nèi)精胺含量低可增強紅斑狼瘡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)過氧化物過載引發(fā)的鐵依賴性細胞死亡形式，由于對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受到阻礙。本研究通過代謝物檢測篩選，發(fā)現(xiàn)精氨酸-多胺依賴H2O2促進鐵死亡，并且多胺合成的關(guān)鍵酶鳥氨酸脫羧酶1（ODC1）顯著激活，在細胞內(nèi)形成鐵死亡-鐵過載-Wnt/MYC-ODC1-多胺-H2O2正反饋回路，進一步放大鐵死亡的影響。同時，鐵死亡細胞釋放含有多胺的細胞外囊泡到微環(huán)境中，從而進一步使鄰近細胞對鐵死亡敏感，并加速鐵死亡在腫瘤區(qū)域的“擴散”。此外，補充多胺還會通過誘導(dǎo)鐵死亡使癌細胞或異種移植腫瘤對放療或化療敏感?？紤]到癌細胞通常以細胞內(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 細胞內(nèi)形成的鐵死亡-鐵過載-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
由于卵巢儲備減少和卵母細胞質(zhì)量下降，高齡是女性不孕的主要危險因素。然而，作為一個重要的影響因素，生殖老化過程中的代謝調(diào)節(jié)作用知之甚少。本研究應(yīng)用非靶向代謝組學(xué)來鑒定亞精胺作為卵巢中保護卵母細胞抗衰老的關(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，補充亞精胺促進老年小鼠的卵泡發(fā)育、卵母細胞成熟、早期胚胎發(fā)育和雌性生育力。作者進一步通過轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)亞精胺誘導(dǎo)的卵母細胞質(zhì)量的恢復(fù)是通過增強老年小鼠的有絲分裂活性和線粒體功能介導(dǎo)的，并且這種作用機制在氧化應(yīng)激下的豬卵母細胞中是保守的。總之，本研究結(jié)果表明，亞精胺補充劑可以作為一種治療策略來改善單性別的女性和其他高齡孕婦的卵母細胞質(zhì)量和生殖結(jié)局。未來的工作需要測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 補充亞精胺對老齡小鼠卵母細胞轉(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信號通路的核心成分。以前報道過枳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、生化和分子方法來揭示由PtrSnRK2.4和PtrABF2組成的蛋白質(zhì)復(fù)合物通過直接調(diào)節(jié)PtrADC來調(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
黑暗或者遮陽是一種常見的誘導(dǎo)葉片衰老的因素。本研究以模式植物擬南芥為研究對象，通過正向遺傳學(xué)篩選鑒定到一個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)運輸，可以通過促進三羧酸循環(huán)或多胺(PAs)的產(chǎn)生來延緩衰老的進程。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通過穩(wěn)定乙烯結(jié)合因子1和2 (EBF1/2)復(fù)合物來干擾乙烯信號傳導(dǎo)，從而抑制衰老。
圖7 多胺調(diào)控葉片衰老的分子機制
（圖源：Liebsch, Daniela et al.,Plant Physiol. 2022）
拜譜小結(jié)
多胺是一類含有兩個或更多氨基的化合物、廣泛存在于動物、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。多胺的功能包括細胞分化、細胞增殖、基因調(diào)控、細胞信號傳導(dǎo)和細胞凋亡。多胺與細胞分子廣泛相互作用，并在體內(nèi)發(fā)揮各種關(guān)鍵功能。因此多胺檢測在研究植物生長發(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17種多胺及其衍生物，提供絕對定量數(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)生機制及植物生長發(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)檢測列表
技術(shù)優(yōu)勢
涵蓋物質(zhì)“多”：一針檢測17種多胺及其合成通路物質(zhì)
定性定量“準(zhǔn)”：外標(biāo)法絕對定量，同位素內(nèi)標(biāo)矯正，嚴格質(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
檢測范圍“廣”：適用多種生物樣本類型，如細胞、動植物組織、微生物、體液等
檢測流程
送樣建議
備注：更多樣本類型請咨詢當(dāng)?shù)乜蒲蓄檰枴?
參考文獻
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
