V-ATPase抑制剂Bafilomycin A1的作用机制及在科研中的应用
2025-06-20 来源:本站 点击次数:146
Bafilomycin A1（巴弗洛霉素A1，AbMole，M4953）是一种特异性且可逆的 V-ATPase 抑制剂，最初是作为一种抗生素被发现。V-ATPase在细胞内多种生理过程中发挥关键作用，包括酸细细胞器pH的维持、物质的跨膜转运以及细胞自噬等。Bafilomycin A1通过抑制V-ATPase的活性，能够调节细胞内的酸碱平衡、物质代谢和细胞自噬等生理过程。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、Bafilomycin A1 的作用机制
V-ATPase（液泡型 H⁺ -ATP 酶）是一种在真核细胞中广泛存在的大型蛋白复合物，对于细胞内多种生理过程至关重要。Bafilomycin A1（Baf-A1，AbMole，M4953）能够与V-ATPase 复合物结合后，阻碍质子跨膜转运，使得细胞内酸性细胞器（如内体、溶酶体和小泡等）无法获得H⁺离子，导致这些细胞器的pH升高，进而抑制了相关功能。此外，Bafilomycin A1也是一种经典的自噬抑制剂，Bafilomycin A1 能够从多个环节影响细胞自噬。一方面，它通过抑制 V-ATPase，阻止溶酶体的酸化，从而影响自噬体与溶酶体融合后的底物降解过程。另一方面，Bafilomycin A1 还能抑制内质网钙ATP酶Ca-P60A/SERCA，破坏自噬体-溶酶体融合，最终阻碍自噬通量的正常进行[1]。综上，Bafilomycin A1 是一种高效的自噬抑制剂，特别适用于抑制自噬的晚期阶段（图1）。
图 1. Bafilomycin A1的机理[2]
二、Bafilomycin A1 的研究应用
1. Bafilomycin A1（巴弗洛霉素A1） ：经典的自噬抑制剂
细胞自噬是细胞降解自身受损细胞器和部分蛋白质的重要过程，对于维持细胞内环境稳定、应对营养缺乏等代谢应激具有关键作用。自噬过程中，首先形成自噬体，随后自噬体与溶酶体融合形成自溶酶体，在溶酶体蛋白酶的作用下，降解自噬体包裹的物质。通过使用 Bafilomycin A1 处理细胞，可以观察到自噬体的积累以及自噬流的阻断[2]，从而帮助科研人员确定自噬过程中的关键步骤和相关调控因子。在研究肿瘤细胞自噬与肿瘤生长的关系时，也可借助 Bafilomycin A1 抑制自噬，观察肿瘤细胞生长、增殖以及存活情况的改变，为深入理解肿瘤细胞自噬的作用提供线索[3]。
2.Bafilomycin A1用于溶酶体相关研究
在研究溶酶体相关疾病的发病机制时，通过Bafilomycin A1（BafA1，AbMole，M4953）处理细胞模拟溶酶体功能障碍，探究疾病相关蛋白或代谢途径在溶酶体功能异常情况下的变化，有助于揭示疾病的发生发展机制，例如氯喹（Chloroquine，AbMole，M9559）和Bafilomycin A1的联用可以构建溶酶体储积症的细胞模型[4, 5]。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。
3.Bafilomycin A1用于抗菌和抗肿瘤研究
在抗菌领域，Bafilomycin A1（Baf-A1，AbMole，M4953）主要集中于真菌感染的研究。Bafilomycin A1通过抑制真菌（如 Neurospora crassa、Zea mays）的V-ATPase，导致真菌细胞内代谢物积累与细胞器损伤[6]。
Bafilomycin A1（Baf-A1，AbMole，M4953）还具有广谱的抗肿瘤活性。研究表明，Bafilomycin A1对结肠癌、肺癌、肝癌和B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）等细胞系均表现出一定的抑制活性[7]。其肿瘤抑制机制涉及阻断自噬体与溶酶体的融合、抑制自噬通量、诱导内质网应激和铁代谢紊乱等[8]。也有文献表明Bafilomycin A1可通过靶向自噬和MAPK信号通路引起Casepase依赖性的细胞死亡[9]。
三、范例详解
Transl Psychiatry. 2021 Aug 5;11(1):421.
郑州大学第一附属医院的实验人员研究了阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）中轴突营养不良（axonal dystrophy）的机制，特别是探讨了BDNF（脑源性神经营养因子）信号通路、自噬体-溶酶体融合以及miR-204/BRUCE/STX17轴在其中的作用。结果表明：抑制miR-204可以通过阻断BRUCE与STX17的相互作用，增强自噬体-溶酶体融合，改善BDNF核内运输，从而减轻AD中的轴突营养不良。AbMole的Bafilomycin A1（Baf-A1，巴弗洛霉素A1，AbMole，M4953）在上述文章中被科研人员使用，它通过抑制V-ATPase的活性来阻断自噬体与溶酶体的融合。这种抑制作用被用来模拟溶酶体功能障碍，进而研究其对轴突营养不良的影响[10]。
图 2. Autophagosome–lysosome fusion mediates BDNF nuclear transport and axonal dystrophy[10].
参考文献及鸣谢
[1] Caroline Mauvezin, Thomas P. and Neufeld, Bafilomycin A1 disrupts autophagic flux by inhibiting both V-ATPase-dependent acidification and Ca-P60A/SERCA-dependent autophagosome-lysosome fusion, Autophagy 11(8) (2015) 1437-1438.
[2] C. Mauvezin, T. P. Neufeld, Bafilomycin A1 disrupts autophagic flux by inhibiting both V-ATPase-dependent acidification and Ca-P60A/SERCA-dependent autophagosome-lysosome fusion, Autophagy 11(8) (2015) 1437-8.
[3] N. Yuan, L. Song, S. Zhang, et al., Bafilomycin A1 targets both autophagy and apoptosis pathways in pediatric B-cell acute lymphoblastic leukemia, Haematologica 100(3) (2015) 345-56.
[4] T. Yoshimori, A. Yamamoto, Y. Moriyama, et al., Bafilomycin A1, a specific inhibitor of vacuolar-type H(+)-ATPase, inhibits acidification and protein degradation in lysosomes of cultured cells, The Journal of biological chemistry 266(26) (1991) 17707-12.
[5] A. O. Fedele, C. G. Proud, Chloroquine and bafilomycin A mimic lysosomal storage disorders and impair mTORC1 signalling, Bioscience reports 40(4) (2020).
[6] Aileen Bayot Custodio, John Edward Ico Zapater, Edwin Plata Alcantara, Structural diversity and biological activities of naturally derived bafilomycins from actinomycetes, Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences 14(1) (2025) 33.
[7] Y. C. Wu, W. K. Wu, Y. Li, et al., Inhibition of macroautophagy by bafilomycin A1 lowers proliferation and induces apoptosis in colon cancer cells, Biochemical and biophysical research communications 382(2) (2009) 451-6.
[8] T. Kawaguchi, K. Miyazawa, S. Moriya, et al., Combined treatment with bortezomib plus bafilomycin A1 enhances the cytocidal effect and induces endoplasmic reticulum stress in U266 myeloma cells: crosstalk among proteasome, autophagy-lysosome and ER stress, International journal of oncology 38(3) (2011) 643-54.
[9] Y. Yan, K. Jiang, P. Liu, et al., Bafilomycin A1 induces caspase-independent cell death in hepatocellular carcinoma cells via targeting of autophagy and MAPK pathways, Scientific reports 6 (2016) 37052.
[10] L. Zhang, Y. Fang, X. Zhao, et al., BRUCE silencing leads to axonal dystrophy by repressing autophagosome-lysosome fusion in Alzheimer's disease, Translational psychiatry 11(1) (2021) 421.
相关文章
更多 >