Leupeptin（亮肽素，AbMole，M3636）是一种天然存在的细菌小分子，也是一种广谱的蛋白酶抑制剂。其结构特征为Leu-Leu-Argininal序列，C末端的醛基显著增强了其结合效率，也是其抑制活性的关键。该分子对多种蛋白酶（尤其是溶酶体中的丝氨酸蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶）具有广谱的抑制能力，其作用机理主要通过模拟底物的过渡态，与蛋白酶活性位点形成可逆共价结合，从而阻断溶酶体中的底物水解。Leupeptin（亮肽素）可通过抑制蛋白酶的水解活性，在细胞的多种生理活动中发挥重要的调节作用。例如在细胞实验中，Leupeptin（CAS No.：103476-89-7）可以抑制LPS刺激的巨噬细胞中NO和ROS的产生，降低线粒体膜电位并减弱细胞的吞噬活性[1]。Leupeptin（亮肽素，AbMole，M3636）在Vero细胞中，对SARS-CoV-2的半数有效浓度（EC50）为42.34 μM，提示其可能通过干扰病毒蛋白酶活性发挥抗病毒作用[2]。还有研究显示，Leupeptin在创伤性脑损伤模型中，通过抑制钙依赖性半胱氨酸蛋白酶calpain的过度激活，减轻细胞内钙超载引起的继发性损伤[3]。Leupeptin在心脏纤维化研究中，通过减弱LRP6与组织蛋白酶D（CTSD）的相互作用，上调Wnt5a/Wnt11表达，从而改善心肌细胞特异性LRP6过表达大鼠（Sprague-Dawley品系）的压力负荷性心功能损伤[4]。AbMole为全球科研客户提供高纯度、高生物活性的抑制剂、细胞因子、人源单抗、天然产物、荧光染料、多肽、化合物库、抗生素等科研试剂，全球大量文献专利引用。

范例详解

Cell Death Dis. 2021 Oct 16;12(11):955.

北京大学、复旦大学、苏州大学的科研团队在上述文章中使用了AbMole的MG-132（蛋白酶体抑制剂，AbMole，M1902）和Leupeptin（溶酶体蛋白酶抑制剂，AbMole，M3636）以探究目标蛋白的降解途径。实验人员研究了Zyxin（一种黏附蛋白）在血小板生成和糖蛋白Ib-IX表达中的重要作用。实验人员发现Zyxin缺失导致小鼠出现严重的巨血小板减少症，表现为血小板数量减少、体积增大。进一步研究发现Zyxin缺失不影响血小板寿命和血小板生成素（TPO）的水平，但损害了巨核细胞（MK）成熟、分界膜系统（DMS）形成和前血小板生成。敲低人巨核细胞系Dami细胞中的zyxin可导致GPIbα通过溶酶体降解，从而降低GPIb-IX（该蛋白负责介导血小板与血管壁的初始黏附）的水平。并且，Zyxin与血管舒张剂刺激磷蛋白（VASP）存在共定位，而zyxin的缺失导致VASP分布弥散和细胞的肌动蛋白骨架紊乱。实验人员认为Zyxin可通过VASP介导的细胞骨架重组调节血小板生成和GPIb-IX在细胞表面的表达。AbMole的Leupeptin和MG-132在本研究中作为蛋白酶抑制剂使用。其中Leupeptin主要通过抑制溶酶体中的蛋白酶活性，防止蛋白质降解。而MG-132是一种可逆的蛋白酶体抑制剂，通过抑制26S蛋白酶体的活性，阻断蛋白质的泛素-蛋白酶体降解途径。通过对比Leupeptin和MG-132组的实验结果，发现在zyxin敲低的Dami细胞中，使用Leupeptin处理后GPIbα的表达水平显著恢复。而MG-132处理组未出现明显的恢复效果。上述结果证实zyxin的缺失可导致GPIbα通过溶酶体途径降解[5]。2014年，AbMole的两款抑制剂分别被西班牙国家心血管研究中心和美国哥伦比亚大学用于动物体内实验，相关科研成果发表于顶刊 Nature 和 Nature Medicine。

Knockdown of zyxin results in lysosome-mediated GPIbα degradation[5].

参考文献及鸣谢

[1] Sharma, A.; Khan, M. A.; Tirpude, N. V. Leupeptin maintains redox homeostasis via targeting ROS-autophagy-inflammatory axis in LPS-stimulated macrophages and cytokines dichotomy in Con-A challenged lymphocyte. Peptides 2023, 168, 171066.

[2] Fu, L.; Shao, S.; Feng, Y.; et al. Mechanism of Microbial Metabolite Leupeptin in the Treatment of COVID-19 by Traditional Chinese Medicine Herbs. mBio 2021, 12 (5), e0222021.

[3] Dugue, R.; Hassen, G. W.; Shulman, A.; et al. Controlled cortical impact-induced neurodegeneration decreases after administration of the novel calpain-inhibitor Gabadur. Brain research bulletin 2018, 142, 368-373.

[4] Wang, X.; Zou, Y.; Chen, Z.; et al. Low-density lipoprotein receptor-related protein 6 regulates cardiomyocyte-derived paracrine signaling to ameliorate cardiac fibrosis. Theranostics 2021, 11 (3), 1249-1268.

[5] Yan, R.; Ge, X.; Pang, N.; et al. Essential role of zyxin in platelet biogenesis and glycoprotein Ib-IX surface expression. Cell death & disease 2021, 12 (11), 955.