Puromycin dihydrochloride分子结构式
蛋白质合成是细胞生命活动的核心过程，其关键催化单元是真核生物和原核生物的核糖体（ribosome）。核糖体是由大、小两个亚基组成的核糖核蛋白复合体，通过识别信使RNA（mRNA）并协调氨基酸转移RNA（tRNA）在A、P、E位点的进出，实现多肽链的延伸。在核糖体的大亚基中，肽基转移中心（peptidyl transferase center, PTC）负责形成肽键，是蛋白质合成的催化中心。PTC的位置高度保守，对催化效率和翻译准确性至关重要，因此成为多种抗生素和翻译抑制剂的主要靶点。PTC的三维构象和功能特性已在多个高分辨率晶体结构中得到解析，这些结构为理解药物与核糖体相互作用提供了基础[1]。
核糖体结构与mRNA翻译[1]
Puromycin是一种氨基核苷类似物，因其结构与氨基酸连接的tRNA 3′端相似而能够进入核糖体的A位点。在翻译延长阶段，Puromycin可以作为的氨基酸–tRNA结构类似物参与肽链的形成。在肽基转移反应中，PTC会将正在P位点的多肽链转移到Puromycin上，形成Puromycin–多肽的共价连接。然而由于Puromycin缺乏tRNA的完整部分，它无法继续参与正常的肽链延伸，从而导致多肽链过早终止。这个机制被广泛利用于研究蛋白质合成动力学以及检测新生多肽，例如Puromycin标记法（puromycylation）能够直接反映活跃翻译事件。Puromycin的这种作用机制不仅阐明了翻译过程中的分子细节，同时也展示了靶向PTC抑制剂在细胞生物学和药物开发中的重要性[2]。
A puromycin-dependent activity-based sensing probe for histochemical staining of hydrogen peroxide in cells and animal tissues
该研究构建了一种依赖Puromycin的活性响应型探针，用于在细胞与动物组织中进行过氧化氢（H2O2）的组织化学染色与成像。利用Puromycin可被核糖体掺入新生多肽链的特性，将其与对H2O2敏感的化学响应基团进行分子耦联，设计出一种只有在存在过氧化氢时才被激活并参与蛋白质翻译掺入的探针分子。该策略使得探针信号与活跃翻译区域和氧化应激水平在空间上高度耦合，随后通过抗-Puromycin抗体进行免疫染色，实现对细胞和组织内H₂O₂分布的高分辨率可视化。研究系统验证了该探针在培养细胞和小鼠组织切片中的可行性与特异性，证明其能够在复杂生物环境中实现对氧化还原状态的精准组织化学标记[3]。
用Peroxymycin-1检测正常饮食和高脂饮食小鼠肝组织中H2O2水平[3]
Puromycin-induced kidney injury and subsequent regeneration in adult zebrafish
该研究建立了一个以Puromycin诱导为基础的成年斑马鱼肾损伤与再生模型，用于研究肾脏损伤后的组织修复与再生机制。研究通过向成年Zebrafish体内给药Puromycin，引发可重复且可控的肾小管上皮损伤，随后利用组织学染色、免疫标记及分子表达分析，系统追踪损伤发生后的炎症反应、细胞凋亡、增殖及新生肾单位形成过程。结果表明，Puromycin处理能够在短时间内诱导明显的肾小管坏死与功能障碍，但斑马鱼具有显著的再生能力，能够通过激活前体细胞增殖和新生肾单位形成实现结构与功能的恢复。该模型提供了证据，表明普罗霉素诱导成年斑马鱼肾脏损伤是评估肾单位损伤及后续再生机制的潜在工具。
成年斑马鱼的肾单位在普霉素损伤后再生[4]
[1] Steitz TA. A structural understanding of the dynamic ribosome machine. Nat Rev Mol Cell Biol. 2008 Mar;9(3):242-53. doi: 10.1038/nrm2352. PMID: 18292779.
[2] Schmidt EK, Clavarino G, Ceppi M, Pierre P. SUnSET, a nonradioactive method to monitor protein synthesis. Nat Methods. 2009 Apr;6(4):275-7. doi: 10.1038/nmeth.1314. Epub 2009 Mar 22. PMID: 19305406.
[3] Hoshi K, Messina MS, Ohata J, Chung CY, Chang CJ. A puromycin-dependent activity-based sensing probe for histochemical staining of hydrogen peroxide in cells and animal tissues. Nat Protoc. 2022 Jul;17(7):1691-1710. doi: 10.1038/s41596-022-00694-7. Epub 2022 May 13. PMID: 35562423; PMCID: PMC10233361.
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