自噬开关3-Methyladenine(3-MA)的作用机制及应用案例_abio生物试剂品牌网
3-Methyladenine是一种能特异性地与磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）结合，并抑制其活性的小分子化合物。3-Methyladenine（3-MA，AbMole，M2296）是探究细胞自噬分子调控网络的重要工具化合物。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、靶点蛋白、化合物库、抗生素等科研试剂，全球大量文献专利引用。
一、作用机制
1.调控PI3K/Akt/mTOR通路
PI3K通路是细胞内重要的信号传导通路之一，根据其结构和底物特异性的不同，可分为 I 型、II 型和 III 型[1]。其中，I型 PI3K 是由一个调节亚基（如 p85）和一个催化亚基（如 p110α、p110β、p110δ）组成的异源二聚体，主要参与细胞增殖、存活和代谢等过程的调控，其激活通常依赖于受体酪氨酸激酶（RTKs）的活化。3-Methyladenine（3-甲基腺嘌呤，AbMole，M2296）是一种选择性的PI3K抑制剂，对I类家族中的PI3Kγ 和III类中的VPS34具有高效的抑制作用，其 IC50 值分别为60 μM和25 μM。3-Methyladenine可通过与 PI3Kγ和VPS34的调节亚基或催化亚基结合，影响其亚基之间的相互作用以及催化活性中心的结构，从而降低PI3Kγ和VPS34的激酶活性。
图1. An overview of PI3K family[1]
2.调控自噬通路
自噬是细胞内高度保守的代谢过程，对维持细胞内环境稳定、应对外界应激以及参与多种生理病理进程起着关键作用。自噬过程主要包括以下几个阶段。
自噬启动：细胞经外界刺激或者产生氧化应激和营养缺乏时，胞内的信号通路会被激活，从而启动自噬；
自噬小体形成：自噬启动后，会形成一些封闭的双层膜囊泡，即自噬体（autophagosome）用于包裹待降解的底物，在此过程中需要一系列自噬相关蛋白（ATG 蛋白）的参与，如 Atg5、Atg12、Atg18等组成的复合物，以及微管相关蛋白 1 轻链 3（LC3）等；
自噬体与溶酶体融合：自噬体形成后，会通过细胞骨架微管系统运输至溶酶体附近，并与溶酶体发生融合，形成自噬溶酶体（autolysosome），这一过程需要多种蛋白质和分子的参与，如 Rab7和SNARE分别介导了溶酶体和自噬体之间的识别和膜融合。3-Methyladenine（3-MA，3-甲基腺嘌呤，AbMole，M2296）主要通过抑制VPS34阻断自噬，VPS34在胞内可催化产生PI3P。PI3P在自噬体形成早期发挥重要的招募和定位作用，它可以与含有 FYVE 结构域或 PX 结构域的蛋白质结合，这些蛋白质包括 Atg家族、WIPI1等，它们参与自噬体膜的延伸和成熟过程。例如，Atg18 可以与PI3P结合，定位到自噬体膜上，促进自噬体膜的扩张和底物的包裹。在实验中，3-Methyladenine（3-MA，3-甲基腺嘌呤，AbMole，M2296）作为一款经典的自噬早期抑制剂被广泛使用。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。
图2. Schematic representation of the autophagy process.
3.调控其它通路
除了PI3K/Akt/mTOR通路，3-Methyladenine（3-MA，3-甲基腺嘌呤，AbMole，M2296）还可能对其它细胞信号通路产生影响。例如，有研究表明3-Methyladenine能够抑制Wnt/β-catenin和Notch信号通路的活性[2]。这些信号通路在细胞分化、组织发育以及肿瘤发生等过程中发挥重要作用。3-MA对这些通路的调控作用进一步拓展了其在细胞信号传导研究中的应用范围，为深入探究细胞内复杂的信号网络提供了新的视角。
二、范例详解
1. Cancer Res. 2023 Jan 18;83(2):251-263
上述文章的核心目的是研究MEX3A在卵巢癌细胞中的作用，特别是其如何通过调节p53蛋白来影响肿瘤的生长和铁死亡。研究发现，MEX3A在卵巢癌细胞中过表达，尤其是在含有野生型p53的卵巢癌亚型中。最终结果表明MEX3A通过促进p53蛋白的降解，抑制了p53介导的铁死亡，从而促进了肿瘤的生长和存活。在细胞实验中研究人员对MEX3A缺失（sh-MEX3A）和对照（sh-Ctrl）的PA-1和TOV21G细胞进行了不同抑制剂的处理，以确定MEX3A缺失造成的细胞死亡类型，该部分的实验使用了来自AbMole的Z-VAD-FMK (凋亡抑制剂，AbMole，M3143)，Necrostatin-1 (坏死抑制剂，AbMole，M2315)和3-Methyladenine (自噬抑制剂，AbMole，M2296)等多款产品[3]。
图3. MEX3A depletion leads to ferroptosis phenotypes in WT p53 ovarian cancer cells[3]
2.Front Immunol. 2023 Mar 14;14:1120996.
该文章主要研究了Giardia duodenalis感染的Caco-2 和 HT29 细胞中的自噬水平变化，结果表明在与Giardia duodenalis共孵育的细胞中检测出一系列自噬相关分子（如 LC3、Beclin1、Atg7、Atg16L1 和 ULK1）的上调，以及 p62 蛋白的下调，提示自噬的发生。并且实验人员还发现自噬与紧密连接低蛋白的下调和NO释放的减少密切相关。此外，该研究还揭示了活性氧（ROS）依赖的AMPK/mTOR信号通路可促进Giardia duodenalis诱导的自噬。在实验过程中，科研人员使用了AbMole的多款抑制剂，包括3-Methyladenine（3-MA，3-甲基腺嘌呤，AbMole，M2296）、Chloroquine（晚期自噬抑制剂，AbMole，M9559）、N-acetyl-L-cysteine（ROS清除剂，NAC，AbMole，M5385）、Rapamycin（mTOR抑制剂，AbMole，M1768）
图4. Giardia-induced autophagy regulated TJ protein expression and NO production in Caco-2 cells
AbMole是ChemBridge中国区官方指定合作伙伴。
参考文献及鸣谢
[1] H. Li, X. Wen, Y. Ren, et al., Targeting PI3K family with small-molecule inhibitors in cancer therapy: current clinical status and future directions, Molecular cancer 23(1) (2024) 164.
[2] J. Bao, Y. Shi, M. Tao, et al., Pharmacological inhibition of autophagy by 3-MA attenuates hyperuricemic nephropathy, Clinical Science (London, England : 1979) 132(21) (2018) 2299-2322.
[3] C. K. Wang, T. J. Chen, G. Y. T. Tan, et al., MEX3A Mediates p53 Degradation to Suppress Ferroptosis and Facilitate Ovarian Cancer Tumorigenesis, Cancer research 83(2) (2023) 251-263.
图1. An overview of PI3K family[1]
2.调控自噬通路
自噬是细胞内高度保守的代谢过程，对维持细胞内环境稳定、应对外界应激以及参与多种生理病理进程起着关键作用。自噬过程主要包括以下几个阶段。
自噬启动：细胞经外界刺激或者产生氧化应激和营养缺乏时，胞内的信号通路会被激活，从而启动自噬；
自噬小体形成：自噬启动后，会形成一些封闭的双层膜囊泡，即自噬体（autophagosome）用于包裹待降解的底物，在此过程中需要一系列自噬相关蛋白（ATG 蛋白）的参与，如 Atg5、Atg12、Atg18等组成的复合物，以及微管相关蛋白 1 轻链 3（LC3）等；
自噬体与溶酶体融合：自噬体形成后，会通过细胞骨架微管系统运输至溶酶体附近，并与溶酶体发生融合，形成自噬溶酶体（autolysosome），这一过程需要多种蛋白质和分子的参与，如 Rab7和SNARE分别介导了溶酶体和自噬体之间的识别和膜融合。3-Methyladenine（3-MA，3-甲基腺嘌呤，AbMole，M2296）主要通过抑制VPS34阻断自噬，VPS34在胞内可催化产生PI3P。PI3P在自噬体形成早期发挥重要的招募和定位作用，它可以与含有 FYVE 结构域或 PX 结构域的蛋白质结合，这些蛋白质包括 Atg家族、WIPI1等，它们参与自噬体膜的延伸和成熟过程。例如，Atg18 可以与PI3P结合，定位到自噬体膜上，促进自噬体膜的扩张和底物的包裹。在实验中，3-Methyladenine（3-MA，3-甲基腺嘌呤，AbMole，M2296）作为一款经典的自噬早期抑制剂被广泛使用。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。
图2. Schematic representation of the autophagy process.
3.调控其它通路
除了PI3K/Akt/mTOR通路，3-Methyladenine（3-MA，3-甲基腺嘌呤，AbMole，M2296）还可能对其它细胞信号通路产生影响。例如，有研究表明3-Methyladenine能够抑制Wnt/β-catenin和Notch信号通路的活性[2]。这些信号通路在细胞分化、组织发育以及肿瘤发生等过程中发挥重要作用。3-MA对这些通路的调控作用进一步拓展了其在细胞信号传导研究中的应用范围，为深入探究细胞内复杂的信号网络提供了新的视角。
二、范例详解
1. Cancer Res. 2023 Jan 18;83(2):251-263
上述文章的核心目的是研究MEX3A在卵巢癌细胞中的作用，特别是其如何通过调节p53蛋白来影响肿瘤的生长和铁死亡。研究发现，MEX3A在卵巢癌细胞中过表达，尤其是在含有野生型p53的卵巢癌亚型中。最终结果表明MEX3A通过促进p53蛋白的降解，抑制了p53介导的铁死亡，从而促进了肿瘤的生长和存活。在细胞实验中研究人员对MEX3A缺失（sh-MEX3A）和对照（sh-Ctrl）的PA-1和TOV21G细胞进行了不同抑制剂的处理，以确定MEX3A缺失造成的细胞死亡类型，该部分的实验使用了来自AbMole的Z-VAD-FMK (凋亡抑制剂，AbMole，M3143)，Necrostatin-1 (坏死抑制剂，AbMole，M2315)和3-Methyladenine (自噬抑制剂，AbMole，M2296)等多款产品[3]。
图3. MEX3A depletion leads to ferroptosis phenotypes in WT p53 ovarian cancer cells[3]
2.Front Immunol. 2023 Mar 14;14:1120996.
该文章主要研究了Giardia duodenalis感染的Caco-2 和 HT29 细胞中的自噬水平变化，结果表明在与Giardia duodenalis共孵育的细胞中检测出一系列自噬相关分子（如 LC3、Beclin1、Atg7、Atg16L1 和 ULK1）的上调，以及 p62 蛋白的下调，提示自噬的发生。并且实验人员还发现自噬与紧密连接低蛋白的下调和NO释放的减少密切相关。此外，该研究还揭示了活性氧（ROS）依赖的AMPK/mTOR信号通路可促进Giardia duodenalis诱导的自噬。在实验过程中，科研人员使用了AbMole的多款抑制剂，包括3-Methyladenine（3-MA，3-甲基腺嘌呤，AbMole，M2296）、Chloroquine（晚期自噬抑制剂，AbMole，M9559）、N-acetyl-L-cysteine（ROS清除剂，NAC，AbMole，M5385）、Rapamycin（mTOR抑制剂，AbMole，M1768）
图4. Giardia-induced autophagy regulated TJ protein expression and NO production in Caco-2 cells
AbMole是ChemBridge中国区官方指定合作伙伴。
参考文献及鸣谢
[1] H. Li, X. Wen, Y. Ren, et al., Targeting PI3K family with small-molecule inhibitors in cancer therapy: current clinical status and future directions, Molecular cancer 23(1) (2024) 164.
[2] J. Bao, Y. Shi, M. Tao, et al., Pharmacological inhibition of autophagy by 3-MA attenuates hyperuricemic nephropathy, Clinical Science (London, England : 1979) 132(21) (2018) 2299-2322.
[3] C. K. Wang, T. J. Chen, G. Y. T. Tan, et al., MEX3A Mediates p53 Degradation to Suppress Ferroptosis and Facilitate Ovarian Cancer Tumorigenesis, Cancer research 83(2) (2023) 251-263. 
