东海大学理学部化学科的荒井坚太副教授、岩冈道夫教授与山梨大学医学部妇产科学讲座的吉野修教授、小野洋辅临床助教等人组成的合作研究团队，首次成功化学合成了人们熟知的妊娠激素“人松弛素2（relaxin）”中的两种人工松弛素（硒松弛素、Serenorelaxin），三对二硫键中的一对置换为了类似二硒键。此外研究表明，单独一种硒松弛素最多可将一种被认为与子宫内膜异位症发病有关的组织纤维化因子——“PAI-1”的mRNA表达量减少至原先的40%。这个研究成果明确了使用二硒键置换二硫键的分子设计能够提高松弛素合成效率，同时为子宫内膜异位症的新药开发战略提出了一种新方案。研究成果已发表在期刊《RSC Chemical Biology》的电子版上。
图1松弛素的结构（a）：通过三对二硫键偶联的松弛素A链和B链的氨基酸序列。大写字母表示氨基酸的种类。（b）松弛素的三维结构（蛋白质数据库代码PDB code：6rlx）（供图：东海大学）。
罹患子宫内膜异位症的女性约占育龄妇女的10%，该病可诱发痛经、性交疼痛和排便障碍等症状，显著降低女性的生活质量（QOL）。合作研究团队曾于2020年报告称，松弛素可能对子宫内膜异位症具有缓解作用。
松弛素是一种分子量约6000的蛋白质，由A链（24个氨基酸残基）和B链（29个氨基酸残基）两条多肽链组成，其分子结构通过A链和B链之间形成的两对二硫键（S-S）以及A链内部形成的一对二硫键来保持稳定。
在两种不同物质之间选择性地形成键合在技术上十分困难。尽管松弛素是一种在新药研发领域极为重要的蛋白质，但其化学合成方法至今尚未确立。
图2松弛素的化学合成示例。（a）通过多种保护基团的选择性脱保护以及二硫键交联合成松弛素。（b）通过模拟生物合成机制的单链松弛素前体合成以及二硫键交联合成松弛素。（c）利用本研究中确立的高反应性硒原子（Ch=Se）实现松弛素结构肽链的直接偶联。（供图：东海大学）
本次研究中，东海大学的团队应用了以往用于化学合成与松弛素结构相似的胰岛素的技术，通过在适当的添加剂存在下，将原料的松弛素A链和B链以适当的组合方式进行混合，成功地一次性获得了目标物质的各种松弛素类似物。
不具有二硒键的野生型松弛素48小时后能够以47%的收率获得目标物质松弛素，而用二硒键置换了暴露在松弛素分子表面的二硫键的“硒松弛素α”则大幅提高了A链和B链的偶联收率，72小时后能够以73%的最高收率获得目标物质。另一方面，用二硒键替换松弛素分子内部二硫键的“硒松弛素β”的最高收率为34%，略低于野生型，但其反应是在24小时内完成的。
也就是说，研究发现分子表面的二硒键和分子内部的二硒键分别控制了偶联的收率和速度。此外，对离析出的各种松弛素和硒松弛素的结构分析结果提示，本次研究团队试图合成的两种硒松弛素都具有与野生型松弛素相似的结构。
研究团队此前曾发现，来自子宫内膜异位症患者的子宫内膜间质细胞中普遍存在着松弛素的受体——富含亮氨酸的G蛋白偶联受体7（LGR7），而松弛素可以作为子宫内膜异位症的抑制剂发挥治疗作用。因此，本次研究团队针对合成硒松弛素对子宫内膜间质细胞的作用展开了研究，并重点讨论了该物质对纤溶酶原激活物抑制因子-1（PAI-1）的表达抑制作用。
研究结果提示，PAI-1在组织纤维化过程中起到重要作用，子宫内膜异位症患者腹腔液中高浓度的PAI-1参与了腹膜病变的发病。在使用合成松弛素（100纳克/毫升）进行处理的所有实验组中，PAI-1的mRNA表达均发生了统计学意义上的显著减少。与野生型松弛素相比，两种合成的硒松弛素能更有效地抑制PAI-1的mRNA表达。低浓度（33纳克/毫升）情况下，硒松弛素β在该测定中表现出的有效性最高。这些实验结果显示，从抑制PAI-1产生的角度看，硒松弛素可能对子宫内膜异位症具有较高的抑制效果。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：RSC Chemical Biology
论文：Seleno-relaxin analogues: effect of internal and external diselenide bonds on the foldability and a fibrosis-related factor of endometriotic stromal cells
URL：pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cb/d4cb00095a
