中药现代化|高月院士团队利用MST技术锁定芍药苷新靶点

2026-01-29 17:40:28, 韩中英（博士）诺坦普科技（北京）有限公司

关键词：中药|分子垂钓|靶点机制|缺氧肺损伤|MST

研究背景

高原低压缺氧引发的肺损伤与肺水肿，一直缺乏安全有效的靶向治疗药物。尽管多种中药显示出了潜在保护作用，但其具体的分子靶点与作用机制长期不明，成为中药现代化与精准药理研发的核心瓶颈。

芍药苷（Pae）在低压缺氧诱导肺损伤中具有潜在作用，体内外实验证实其可显著改善低压缺氧引发的氧化应激、炎症反应、线粒体功能障碍及铁死亡，但是芍药苷对低压缺氧保护的机制研究尚不明确。本研究正是直面这一核心问题，通过系统性工作，将中药成分的作用描绘成一张清晰的“分子地图”。

研究内容

近日，高月院士团队在《Acta Pharmaceutica Sinica B》期刊上发表题为“Paeoniflorin alleviates hypobaric hypoxia-triggered lung injury through targeting MEK2 to modulate ERK2—SGK1 signaling”的学术论文。这项重量级研究，成功解析了中药活性成分芍药苷（Paeoniflorin）缓解低压缺氧肺损伤的完整分子机制。

研究通过模拟7000米海拔高度的低压缺氧环境（持续72小时），系统评估了芍药苷对小鼠肺损伤的保护作用。实验数据显示，口服芍药苷能够显著降低缺氧小鼠的肺指数和肺干湿比，减轻肺组织中的炎性细胞浸润。该研究不仅验证了芍药苷的药效，更通过前沿的MST技术及蛋白组学技术揭示了其作用的分子底物，为中药单体的现代化研究提供了范式 。

研究人员通过限制性蛋白水解 - 质谱法（LiP-MS）、分子对接及分子动力学模拟技术鉴定发现，芍药苷能直接结合 MEK2 蛋白的三个氨基酸残基（K101、D156 和 S198）。体内外 MEK2 表达沉默实验结果显示，MEK2 缺失后，芍药苷的保护作用随之消失。进一步观察表明，芍药苷可促进 MEK2 与 ERK2 的结合，提高ERK2 的磷酸化水平并激活该蛋白。这一分子过程能够诱导血清 / 糖皮质激素调节激酶 1（SGK1）的表达上调，进而介导芍药苷对低压缺氧相关损伤的保护效应。

在该研究中，MST技术被用于测定野生型MEK2 (WT-MEK2) 与突变型MEK2 (Mut-MEK2) 之间的亲和力差异。实验使用NHS荧光染料标记MEK2蛋白，并将不同浓度的芍药苷（滴定液）与之孵育。

1. 野生型MEK2的结合参数：

在WT-MEK2的实验中，随着芍药苷浓度的增加，MST荧光信号呈现出典型的S型饱和曲线。通过 Monolith软件拟合，计算得出解离常数K_d= 0.867μM（Fig.1 A）。在小分子-蛋白质相互作用领域，亚微摩尔级的亲和力通常被视为具有明确药理意义的强结合,确定了芍药苷对MEK2的高度靶向性。

2. 突变型MEK2的验证与功能定位：

通过分子动力学模拟，研究者推测Lys101 (K101)、Asp156 (D156) 和Ser198 (S198)是结合能贡献最高的核心残基（Fig.1 B）。为此，研究团队构建了三位点Ala突变蛋白（MEK2-Mut）。

Fig.1 A) 芍药苷（Pae）与MEK2蛋白结合水平的MST分析; B) 芍药苷（Pae）与MEK2及MEK2突变体（MEK2-Mut）MST分析。

MST数据显示，当关键氨基酸残基被突变后，结合常数K_d发生了量级上的飞跃（从0.8μM 退化至大于500μM ），这在生物物理学上意味着结合能力的几乎丧失。

这一结果具有深远的意义：它不仅证明了芍药苷与MEK2存在结合，更精确指出了这种结合是依赖于K101、D156和S198这三个“药效团”位置。由于这些位点大多位于MEK2的催化结构域附近，芍药苷的结合可能诱导了蛋白的激活构象改变。

参考文献：

Wu, Zhenhui, et al. "Paeoniflorin alleviates hypobaric hypoxia-triggered lung injury through targeting MEK2 to modulate ERK2–SGK1 signaling." Acta Pharmaceutica Sinica B (2025).

MST技术优势

本文中，通过微量热泳动（MST）技术检测到Pae与野生型和突变体MEK2的结合验证实验。该技术对于亲和力的检测不依赖于分子量的改变，蛋白用量少，可以在溶液中表征蛋白与不同配体之间的亲和力，有利于蛋白的结构平衡。