解析人类吲哚乙胺 N - 甲基转移酶：开启精神疾病研究与治疗的新大门

《Biology Direct》：Functional and structural characterization of the human indolethylamine N-methyltransferase through fluorometric, thermal and computational docking analyses

在 “迷幻复兴” 引发对临床研究浓厚兴趣的背景下，DMT 等物质备受关注，而 INMT 作为其生物合成的关键酶却研究不足。研究人员开展了对人 INMT（hINMT）的功能和结构特征研究，通过多种分析得出其催化活性、最佳化学条件等信息，为深入研究 hINMT 奠定基础。

　　在当今的生命科学研究领域，“迷幻复兴” 这一热潮正席卷而来，各类迷幻物质如 3,4 - 亚甲基二氧基甲基苯丙胺（MDMA）、裸盖菇素以及 N_/N - 二甲基色胺（DMT）等，纷纷成为临床研究的焦点，相关临床试验也如雨后春笋般不断涌现。其中，DMT 这种在动植物体内都存在的神奇物质，其在生物体内的作用充满了谜团。而吲哚乙胺 N - 甲基转移酶（INMT）作为 DMT 生物合成过程中的关键酶，更是备受瞩目。INMT 广泛分布于人体各个器官，与癌症、精神疾病等多种病症存在关联，然而，目前对于它的研究却极为有限，尤其是其酶促机制和结构特性方面，存在着诸多空白，这极大地限制了相关领域潜在的应用研究。

为了填补这些知识空白，来自意大利拉奎拉大学（University of L’Aquila）的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Biology Direct》杂志上，为我们理解 INMT 提供了重要的线索。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是荧光稳态测定法，利用喹啉作为底物，通过检测产物 1 - 甲基喹啉（1 - MQ）的荧光特性来监测 hINMT 的活性；二是热迁移分析（TSA），通过测量蛋白质的熔点温度（T_m）来评估 hINMT 在不同条件下的稳定性以及与配体的结合亲和力；三是分子对接技术，借助已知的 hINMT - SAH 复合物晶体结构，模拟 hINMT 与底物的结合模式。

研究结果如下：

1. 喹啉荧光法提供 hINMT 活性动力学参数：研究人员从每升细菌培养物中获得了约 5mg 纯化的 hINMT。该酶在溶液中稳定性欠佳，其比活性在 55.26 至 10μmoles?min^-1·mg^-1之间波动。通过喹啉荧光法，在稳态条件下计算出了与喹啉和 S - 腺苷甲硫氨酸（SAM）相关的催化参数 K_M和 k_cat。结果显示，hINMT 对喹啉的 K_M值为 259.3±42.7μM，对 SAM 的 K_M值为 64.1±3.9μM，且该酶对喹啉的催化效率较低。此外，天然底物色胺对 hINMT 的酶活性具有显著抑制作用，同时还测试了那拉曲坦（Naratriptan）对 hINMT 的抑制活性，其 IC₅₀为 188.5±1.8μM。
2. 还原、酸性和中性 pH 条件稳定 hINMT：通过 TSA 研究发现，hINMT 在酸性和中性环境中热稳定性较好，而碱性 pH 和高盐浓度会导致其稳定性显著下降。在无盐条件下，pH 6.0 - 7.0 时 hINMT 的熔点温度最高，添加 NaCl 会降低其热稳定性。同时，研究还发现 hINMT 存在两个明显的 T_m值，这可能与其本身的不稳定性、结构域的差异以及与宿主细胞内源性配体的共纯化等因素有关。
3. SAM 和 SAH 稳定并以微摩尔亲和力结合 hINMT：在模拟天然环境的条件下进行 TSA 实验，结果表明，SAM 和 S - 腺苷同型半胱氨酸（SAH）能够显著提高 hINMT 的 T_m值，表明它们与 hINMT 具有稳定的相互作用。通过曲线拟合计算出 SAM 和 SAH 的解离常数（K_d）分别为 55.6±2.6μM 和 53.1±4.8μM，而色胺和喹啉在测试浓度下未引起显著的热转变。
4. 色胺和喹啉在 hINMT 中共享相同结合位点：分子对接分析显示，色胺和喹啉在 hINMT 中的结合位点相同，且该结合位点具有丰富的芳香族和疏水性氨基酸残基。这一结果与其他类似酶的结构特征相符，也进一步支持了喹啉作为模型底物用于稳态表征的可行性。

在研究结论和讨论部分，此次研究具有多方面的重要意义。首先，该研究采用的新型连续酶测定法、热迁移实验以及计算机辅助的生物信息学分析等方法，相较于以往的研究手段，能够更精确、更连续地监测 hINMT 的酶活性，为获取可靠的动力学数据和维持分子稳定性以进行未来的结构分析奠定了坚实基础。其次，研究所得出的关于 hINMT 的结构 - 功能关系的新见解，有助于深入探究与 hINMT 基因多态性相关的精神疾病的分子机制，为开发针对性的治疗干预措施提供了理论依据。此外，研究中对 hINMT 与底物、辅酶相互作用的深入分析，也为未来设计和开发新型的蛋白质 - 辅酶 - 抑制剂复合物提供了有价值的参考，有望在相关疾病的治疗和药物研发领域取得新的突破。