PMA佛波酯佛波酯的作用机制及在诱导细胞分化、构建炎症模型上的应用_abio生物试剂品牌网
Phorbol 12-myristate 13-acetate
（PMA，佛波酯，AbMole，M4647）是一种从植物中提取的二酯类化合物，PMA的化学结构使其能够模拟细胞内重要的信号分子二酰基甘油（DAG），进而激活蛋白激酶C（PKC）。
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
蛋白激酶 C（Protein Kinase C, PKC）是一类依赖钙和磷脂的丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶家族，PKC 家族成员（如 PKCα、PKCβ、PKCγ 等经典型 PKC，以及 PKCδ、PKCε 等新型 PKC）的结构具有高度保守性（图1），均包含调节结构域和催化结构域。调节结构域含有 DAG 结合位点（C1 结构域）和钙结合位点（C2 结构域），其催化结构域负责底物磷酸化 [1]。二酰甘油（Diacylglycerol, DAG）是其重要的内源性激活信号分子。DAG可作为第二信使，与 PKC 调节结构域的 C1 结构域结合，诱导 PKC 构象改变，使其从胞质转位至细胞膜（或其他膜结构），同时解除自身抑制性结构域对催化活性的抑制，暴露催化位点，从而激活 PKC。 PMA（佛波酯，AbMole，M4647） 可以模拟 DAG 的作用，从而激活 PKC，实现对细胞多种生理功能的调节，如细胞分化、增殖和凋亡等。
图 1. PKC家族的分类和结构示意图
[1]
二、 研究应用
1. PMA调节炎症反应 和细胞因子合 成，激活T细胞
PMA（佛波酯，AbMole，M4647） 可以通过激活上游的信号分子（如 PKC），进而激活NF-κB信号通路，并调节多个基因的表达，这些表达产物包括各类细胞因子、趋化因子等，它们参与调控细胞的炎症反应和免疫应答等过程。在单核细胞向巨噬细胞分化过程中，PMA 可激活 NF-κB 信号通路，促进与巨噬细胞功能相关的基因表达，如 CD11b、CD14 等，使细胞获得巨噬细胞的表型和功能。PKC通路还可以通过影响AP-1、NFAT等通路以激活T淋巴细胞，使其进入活化状态（图2） [2]，因此PMA也是一种高效的T细胞激活剂。
图 2. 抗原呈递细胞通过激活PKC活化T细胞
[2]
在一些免疫细胞如T细胞的体外研究中，PMA常与 Ionomycin（离子霉素，AbMole，M3621 ）一起使用，诱导细胞合成细胞因子。如果进一步结合 莫能菌素 （Monensin，AbMole，M6991 ）和 Brefeldin A（布雷非德菌素A，AbMole，M2294 ）等，抑制细胞因子的胞外转运，或者限制新合成的蛋白向高尔基体的转运，则可将细胞因子保留在胞内，最后运用流式细胞术等方法即可检测细胞因子的类型，通过这种方法可评估免疫细胞的功能状态，确定免疫细胞的分化类型。
2. PMA诱导细胞分化
在细胞分化研究领域， PMA（佛波酯，AbMole，M4647） 除了被广泛用于诱导单核细胞向巨噬细胞分化以外，在一些神经细胞系的研究中，PMA还可与 GDNF（AbMole，M10344 ）、 BDNF（AbMole，M11193 ）等细胞因子联合使用，诱导神经细胞的分化，使其表现出神经元的形态和功能特征，如长出轴突和树突，表达神经元特异性的标志物等 [3]。
3. PMA用于构建炎症相关动物模型
在动物研究中， PMA（佛波酯，AbMole，M4647） 常被用于构建炎症相关模型。在小鼠模型中，局部涂抹或注射 PMA 能够诱导皮肤炎症反应。PMA 刺激可导致小鼠皮肤出现红斑、水肿等炎症症状，组织学检查可见炎症细胞浸润、表皮增厚等病理改变。这一模型模拟了皮肤炎症疾病的部分病理过程，如银屑病等。在其他组织器官的炎症模型构建中，PMA 也有应用，例如急性胰腺炎（AP）、慢性胰腺炎（CP）、神经炎症等模型。
三、 范例详解 1. Engineering 41 (2024) 189-203. 科研人员在上述文章中探究了丙酮酸激酶M2（PKM2）在非酒精性脂肪性肝炎 （NASH）相关纤维化中的作用。生物信息学筛选和分析表明，PKM2 在纤维化NASH的细胞中表达上调，尤其是在巨噬细胞中。巨噬细胞特异性PKM2敲除在三种不同 NASH 模型中均显著改善肝脏炎症和纤维化程度。从机制上讲，PKM2 依赖性糖酵解促进了促炎巨噬细胞中NLRP3的激活，从而诱导肝星状细胞激活和纤维化。科研人员在实验中通过使用AbMole的 PMA（佛波酯，AbMole，M4647） （20 ng/mL）诱导THP-1（髓系白血病单核细胞）分化为巨噬细胞，以展开上述研究 [4]。 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 3. PKM2-dependent glycolysis promotes PKR phosphorylation and NLRP3 activation in macrophages
[4]
2. J Immunother Cancer. 2023 Oct;11(10):e007230.
科研人员在上述文章中探究了膀胱癌（BLCA）中LRFN2（leucine-rich repeat and fibronectin type-III domAIn-containing protein 2）在肿瘤微环境（TME）中的作用，以及它如何影响免疫系统对肿瘤的清除。研究发现，LRFN2在膀胱癌中通过抑制CD8 + T细胞的浸润和功能转变，导致BLCA对免疫检查点抑制剂产生抗性。具体来说，LRFN2通过减少促炎细胞因子和趋化因子的分泌，抑制CD8 + T细胞的招募和功能转变，从而形成非炎症性肿瘤微环境，导致免疫耐受。在文中，AbMole的 PMA（佛波酯，AbMole，M4647） 、Ionomycin（离子霉素，AbMole，M3621）、Monensin（GolgiStop，AbMole，M6991）等被用于诱导肿瘤浸润性T淋巴细胞（TILs）分泌细胞因子，以检测LRFN2 缺陷对CD8 + T细胞的浸润和分化的影响 [5]。
图 4. LRFN2 deficiency promote the infiltration and differentiation of CD8+ T cells in vivo
[5]
AbMole是ChemBridge中国区官方指定合作伙伴。
参考文献及鸣谢
[1] N. Isakov, Protein kinase C (PKC) isoforms in cancer, tumor promotion and tumor suppression, Semin Cancer Biol 48 (2018) 36-52.
[2] V. Brezar, W. J. Tu, N. Seddiki, PKC-Theta in Regulatory and Effector T-cell Functions, Frontiers in immunology 6 (2015) 530.
[3] C. M. Castillo Bautista, J. Sterneckert, Progress and challenges in directing the differentiation of human iPSCs into sPInal motor neurons, Frontiers in cell and developmental biology 10 (2022) 1089970.
[4] Hengdong Qu, Di Zhang, Junli Liu, et al., Therapeutic Targeting of PKM2 Ameliorates NASH Fibrosis Progression in a Macrophage-Specific and Liver-Specific Manner, Engineering 41 (2024) 189-203.
[5] A. Yu, J. Hu, L. Fu, et al., Bladder cancer intrinsic LRFN2 drives anticancer immunotherapy resistance by attenuating CD8(+) T cell infiltration and functional transition, Journal for immunotherapy of cancer 11(10) (2023).
一、 作用机制
蛋白激酶 C（Protein Kinase C, PKC）是一类依赖钙和磷脂的丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶家族，PKC 家族成员（如 PKCα、PKCβ、PKCγ 等经典型 PKC，以及 PKCδ、PKCε 等新型 PKC）的结构具有高度保守性（图1），均包含调节结构域和催化结构域。调节结构域含有 DAG 结合位点（C1 结构域）和钙结合位点（C2 结构域），其催化结构域负责底物磷酸化 [1]。二酰甘油（Diacylglycerol, DAG）是其重要的内源性激活信号分子。DAG可作为第二信使，与 PKC 调节结构域的 C1 结构域结合，诱导 PKC 构象改变，使其从胞质转位至细胞膜（或其他膜结构），同时解除自身抑制性结构域对催化活性的抑制，暴露催化位点，从而激活 PKC。 PMA（佛波酯，AbMole，M4647） 可以模拟 DAG 的作用，从而激活 PKC，实现对细胞多种生理功能的调节，如细胞分化、增殖和凋亡等。
图 1. PKC家族的分类和结构示意图
[1]
二、 研究应用
1. PMA调节炎症反应 和细胞因子合 成，激活T细胞
PMA（佛波酯，AbMole，M4647） 可以通过激活上游的信号分子（如 PKC），进而激活NF-κB信号通路，并调节多个基因的表达，这些表达产物包括各类细胞因子、趋化因子等，它们参与调控细胞的炎症反应和免疫应答等过程。在单核细胞向巨噬细胞分化过程中，PMA 可激活 NF-κB 信号通路，促进与巨噬细胞功能相关的基因表达，如 CD11b、CD14 等，使细胞获得巨噬细胞的表型和功能。PKC通路还可以通过影响AP-1、NFAT等通路以激活T淋巴细胞，使其进入活化状态（图2） [2]，因此PMA也是一种高效的T细胞激活剂。
图 2. 抗原呈递细胞通过激活PKC活化T细胞
[2]
在一些免疫细胞如T细胞的体外研究中，PMA常与 Ionomycin（离子霉素，AbMole，M3621 ）一起使用，诱导细胞合成细胞因子。如果进一步结合 莫能菌素 （Monensin，AbMole，M6991 ）和 Brefeldin A（布雷非德菌素A，AbMole，M2294 ）等，抑制细胞因子的胞外转运，或者限制新合成的蛋白向高尔基体的转运，则可将细胞因子保留在胞内，最后运用流式细胞术等方法即可检测细胞因子的类型，通过这种方法可评估免疫细胞的功能状态，确定免疫细胞的分化类型。
2. PMA诱导细胞分化
在细胞分化研究领域， PMA（佛波酯，AbMole，M4647） 除了被广泛用于诱导单核细胞向巨噬细胞分化以外，在一些神经细胞系的研究中，PMA还可与 GDNF（AbMole，M10344 ）、 BDNF（AbMole，M11193 ）等细胞因子联合使用，诱导神经细胞的分化，使其表现出神经元的形态和功能特征，如长出轴突和树突，表达神经元特异性的标志物等 [3]。
3. PMA用于构建炎症相关动物模型
在动物研究中， PMA（佛波酯，AbMole，M4647） 常被用于构建炎症相关模型。在小鼠模型中，局部涂抹或注射 PMA 能够诱导皮肤炎症反应。PMA 刺激可导致小鼠皮肤出现红斑、水肿等炎症症状，组织学检查可见炎症细胞浸润、表皮增厚等病理改变。这一模型模拟了皮肤炎症疾病的部分病理过程，如银屑病等。在其他组织器官的炎症模型构建中，PMA 也有应用，例如急性胰腺炎（AP）、慢性胰腺炎（CP）、神经炎症等模型。
三、 范例详解 1. Engineering 41 (2024) 189-203. 科研人员在上述文章中探究了丙酮酸激酶M2（PKM2）在非酒精性脂肪性肝炎 （NASH）相关纤维化中的作用。生物信息学筛选和分析表明，PKM2 在纤维化NASH的细胞中表达上调，尤其是在巨噬细胞中。巨噬细胞特异性PKM2敲除在三种不同 NASH 模型中均显著改善肝脏炎症和纤维化程度。从机制上讲，PKM2 依赖性糖酵解促进了促炎巨噬细胞中NLRP3的激活，从而诱导肝星状细胞激活和纤维化。科研人员在实验中通过使用AbMole的 PMA（佛波酯，AbMole，M4647） （20 ng/mL）诱导THP-1（髓系白血病单核细胞）分化为巨噬细胞，以展开上述研究 [4]。 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 3. PKM2-dependent glycolysis promotes PKR phosphorylation and NLRP3 activation in macrophages
[4]
2. J Immunother Cancer. 2023 Oct;11(10):e007230.
科研人员在上述文章中探究了膀胱癌（BLCA）中LRFN2（leucine-rich repeat and fibronectin type-III domAIn-containing protein 2）在肿瘤微环境（TME）中的作用，以及它如何影响免疫系统对肿瘤的清除。研究发现，LRFN2在膀胱癌中通过抑制CD8 + T细胞的浸润和功能转变，导致BLCA对免疫检查点抑制剂产生抗性。具体来说，LRFN2通过减少促炎细胞因子和趋化因子的分泌，抑制CD8 + T细胞的招募和功能转变，从而形成非炎症性肿瘤微环境，导致免疫耐受。在文中，AbMole的 PMA（佛波酯，AbMole，M4647） 、Ionomycin（离子霉素，AbMole，M3621）、Monensin（GolgiStop，AbMole，M6991）等被用于诱导肿瘤浸润性T淋巴细胞（TILs）分泌细胞因子，以检测LRFN2 缺陷对CD8 + T细胞的浸润和分化的影响 [5]。
图 4. LRFN2 deficiency promote the infiltration and differentiation of CD8+ T cells in vivo
[5]
AbMole是ChemBridge中国区官方指定合作伙伴。
参考文献及鸣谢
[1] N. Isakov, Protein kinase C (PKC) isoforms in cancer, tumor promotion and tumor suppression, Semin Cancer Biol 48 (2018) 36-52.
[2] V. Brezar, W. J. Tu, N. Seddiki, PKC-Theta in Regulatory and Effector T-cell Functions, Frontiers in immunology 6 (2015) 530.
[3] C. M. Castillo Bautista, J. Sterneckert, Progress and challenges in directing the differentiation of human iPSCs into sPInal motor neurons, Frontiers in cell and developmental biology 10 (2022) 1089970.
[4] Hengdong Qu, Di Zhang, Junli Liu, et al., Therapeutic Targeting of PKM2 Ameliorates NASH Fibrosis Progression in a Macrophage-Specific and Liver-Specific Manner, Engineering 41 (2024) 189-203.
[5] A. Yu, J. Hu, L. Fu, et al., Bladder cancer intrinsic LRFN2 drives anticancer immunotherapy resistance by attenuating CD8(+) T cell infiltration and functional transition, Journal for immunotherapy of cancer 11(10) (2023).
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