二肽酶3（DPEP3）：DPEP家族新兴成员之一，男性生殖到肿瘤研究的密切相关靶点！
日期：2024-03-20 13:36:14
2024年3月15日，Journal of Affective Disorders杂志刊登了一篇关于创伤后应激障碍（PTSD）与重度抑郁症（MDD）的分子机制研究。研究结果显示，在这两种疾病患者样本中，DPEP3、GNAQ和PACDIN2的表达水平显著降低。DPEP3是一种专门水解二肽的酶，近年来的研究发现它在多个领域中的重要作用，从COVID康复男性的精液蛋白表达异常到男性生殖问题再到肿瘤研究 [1]。
举例来说，为了针对表达DPEP3的卵巢癌细胞，早前研究人员成功开发了SC-003，这是一种新型的治疗药物，能够通过特异性结合到DPEP3表达的细胞上并诱导肿瘤退化，包括对耐药的HGSC PDX模型。此外，与抗PD1抗体联合使用还能提高其疗效 [2]。这些新发现揭示了DPEP3作为潜在治疗研究靶标的可能性，并为研发新型治疗药物提供了广阔的前景，有望用于解决男性生殖问题、肿瘤研究以及其它相关疾病的研究。
1. 什么是DPEP3？
1.1 DPEP3的结构
二肽酶-3（Dipeptidase 3，DPEP3）是膜结合二肽酶家族（DPEP）的一员，该家族包括多个成员，如Dipeptidase 1（DPEP1）、Dipeptidase 2（DPEP2）。同时，DPEP家族属于GPI锚定蛋白家族中的关键成员，它们通过糖基磷脂酰肌醇固定在细胞膜上，并负责水解二肽。一项研究揭示，DPEP1和DPEP3在细胞外区域的结构很相似，都有一个叫做TIM（β/α）8-结构（(或叫TIM-桶)，即由8个螺旋包围8个β-折叠组成的筒状结构，该结构被认为具有催化能力 [2-5]。
最新的研究中，科学家们揭示了DPEP3单独和与SC-003 Fab片段结合的新型原子结构，并且指出DPEP3在活性位点的关键位置与DPEP1和DPEP2不同：在第269位上，氨基酸组氨酸变成了酪氨酸，减少了对β锌的结合能力，可能会导致底物无法结合；在第359位上，天冬氨酸变成了天冬酰胺，使得水/羟基无法被活化，那么，DPEP3无法在体外降解多种二肽和生物底物。因此，与DPEP1和DPEP2不同，DPEP3可能需要一些辅助因子才能发挥作用，或者它可能一直是一种无活性的酶（图1） [2-5]。
图1. DPEP3的结构 [3]
1.2 DPEP3的表达和功能
DPEP3蛋白在人类、小鼠以及其它哺乳动物中高度保守，并且其mRNA仅在睾丸组织中表达。在睾丸组织中，一些研究提示DPEP3在睾丸功能和生殖系统的正常发育中可能发挥着重要作用。仅管DPEP3表达通常仅限于睾丸，但一些研究表明，其在部分肿瘤中存在异常表达。此外，DPEP家族主要负责水解二肽。例如，DPEP1和DPEP2可以将白三烯D4（LTD4）转化为白三烯E4（LTE4）的底物，从而减少或消除白三烯的活性；DPEP1和DPEP3具有裂解胱氨酰-双甘氨酸生成半胱氨酸和甘氨酸的能力。目前，关于DPEP家族的报道较少，其结构和更多生物学功能有待进一步发掘 [2-5]。
2. DPEP3相关的作用机制
DPEP家族是GPI锚定蛋白家族的重要成员之一，来自Scholar的研究数据表明，DPEP3在睾丸中具有特异性表达。这一发现引发了更多研究，研究者们尝试揭示DPEP3在精子生殖和生育可能发挥的调控作用。此外，研究人员还在探索DPEP3的表达在炎症反应中的潜在功能。
2.1 DPEP3相关的生殖调控机制
DPEP家族是GPI锚定蛋白家族的重要成员之一。研究数据表明，DPEP3能够与睾丸特异性表达蛋白磷脂肌醇锚定蛋白TEX101形成复合物，进而影响生殖过程。例如，一项关于精子发生机制的研究发现，DPEP3与TEX101结合形成复合物。在雄性小鼠中，缺乏TEX101导致精子失去迁移能力，从而引发不育。TEX101是一种在配子发生过程中表达的高度糖基化的磷脂肌醇锚定蛋白，对精子的生成和发育至关重要。这些发现提示DPEP3在雄性生殖中可能扮演着不可或缺的角色，为我们理解精子生成机制提供了重要线索。另一方面，报道显示，缺乏TEX101并不会影响与其相关的其他分子（如DPEP3和Adam3）在睾丸中的表达水平。这表明了DPEP家族成员在睾丸中的表达受到不同调控，可能具有独立的功能 [6-8]。
2.2 DPEP3相关的炎症调控机制
此外，DPEP家族作为一组重要的酶，在炎症过程中可能发挥作用。一项研究发现，蛋氨酸二肽（又称甲硫氨酸，Met-Met）可以通过肽转运体2（PepT2）运送到乳腺，并在那里被氨肽酶N（APN）部分水解为游离的Met-Met，揭示Met-Met在乳腺内的转运和代谢途径，提示Met-Met可能具有抗炎作用。此外，还提到了一些其他关键酶，如γ-谷氨酰转肽酶（γ-GT）、二肽酶1（DPEP1）、二肽酶2（DPEP2）和DPEP3。尽管这些酶与Met-Met的作用没有直接关联，但它们在细胞代谢和蛋白质分解中发挥着重要作用，可能与Met-Met的代谢途径和生物效应相关，如图2 [9]。另有报道探讨了马尾鱼素结合物MCTR的生物合成途径，并发现了人类巨噬细胞中涉及的关键酶。其中，二肽酶（DPEP）被发现参与了化合物MCTR1到MCTR3的转化过程。这些发现有望为研究炎症性疾病提供新的治疗策略 [10]。
图2. 二肽酶可能参与到Met-Met的代谢途径 [10]
3. DPEP3和疾病相关研究
"Dipeptidase"是一种酶，专门用于水解二肽。目前，DPEP3的确切生物学功能仍在研究中，但有一些研究表明它可能在生育方面的影响。此外，近年的研究揭示DPEP3可能还与一些肿瘤的发展和进展有关，因此，DPEP3可能成为多种疾病治疗研究策略的潜在靶点之一。
3.1 DPEP3和生殖相关研究
一项COVID-19康复男性的精液蛋白质组学研究中，发现了一组与男性生殖功能相关的关键蛋白出现了紊乱，包括SEMG1、ODF2、CD59、PSAP、DPEP3、SPA17、ODF2、NRP1、RAB6B、RAB3A、MENT和IBP5。神经纤毛蛋白-1（Neuronilin-1，NRP1）在生殖中的作用是维持精原干细胞的分化和更新，NRP1的丧失或减少会导致未分化精原细胞数量增加，最终影响生育能力。研究揭示，COVID-19感染可能导致NRP1表达不足，进而影响精子参数；DPEP3的减少可能影响其与TEX101的相互作用，进而调节睾丸功能；鞘脂激活蛋白原（Prosaposin，PSAP）的降低水平可能暗示COVID-19对男性生殖器官的有害影响。这些下调的蛋白质暗示了生殖过程关键调节因子的失调和功能障碍 [11]。
3.2 DPEP3和肿瘤相关研究
3.2.1 DPEP3和卵巢癌研究
一项关于针对DPEP3的抗体药物偶联物（SC-003）的研究中显示，该药物在高级别浆膜性卵巢癌（HGSC）患者来源的异种移植模型中表现出强大的抗肿瘤活性。研究方法中提到，利用来源于患者的异种移植（PDX）模型是识别治疗靶点和测试药物有效性的重要工具。通过研究HGSC PDX模型中的肿瘤起始细胞（TICs），她们观察到二肽酶3（DPEP3）在对铂类敏感和耐药的HGSC PDX模型的TIC中富集，且在细胞膜上定位，可以通过流式细胞术和免疫组化检测到。相比之下，在大多数正常成人组织中，DPEP3的表达较低或不存在。因此，DPEP3具有作为抗体药物靶点的潜在优势 [2, 12-13]。
3.2.2 DPEP3和非小细胞肺癌研究
一项研究中，研究人员调查了一组叫做癌胚抗原（CTA）的蛋白质在NSCLC中的表达情况，并且分析了它们与免疫系统中各种细胞的关系。通过RNA测序验证了90个CTA中的八个CTA（DPEP3、EZHIP、MAGEA4、MAGEB2、MAGEC2、PAGE1、PRAME和TKTL1），进一步在NSCLC患者的癌组织中进行免疫组化分析。结果显示，大多数NSCLC患者体内都有一种或多种CTA的表达。CTA的表达与免疫细胞的分布有关。这些CTA的存在可能会影响免疫系统在肿瘤组织中的反应，但目前尚不清楚它们与患者的临床结果是否相关。总的来说，该研究有助于了解NSCLC的免疫反应机制，并为将CTA作为NSCLC免疫治疗的靶点提供了一些启示 [14]。
3.3 DPEP3和其它相关研究
DPEP3也涉及到其他与生殖相关的研究，如精索静脉曲张。精索静脉曲张是一种男性不育的常见原因之一，但其与精液质量的关系尚不明确。一项研究发现，精索静脉曲张会影响精液代谢，但显微手术可以逆转这一情况。此外，研究人员还观察到显微手术后DPEP3水平上升，这为精索静脉曲张的早期诊断和治疗提供了新的线索 [15]。DPEP3还与类风湿性关节炎（RA）相关。RA严重影响患者的生活质量，研究发现RA患者的结肠细胞中的某些基因（例如DPEP3）可能会表达较低。这可能与RA患者肠道中的特定基因表达异常有关，这种异常可能与疾病的发展和症状的严重程度相关。这些结果表明了DPEP3在生殖和类风湿性关节炎研究中的潜在作用 [16]。
4. DPEP3的临床药物前景
DPEP3相关的研究还只是处于初级阶段，目前暂无临床方面的研究靶点在研，但已经有相关的文献研究探索其在临床应用方面的潜力。首先，在生殖方面，DPEP3的研究可能有助于解决男性不育等问题。通过深入研究了解DPEP3在生殖系统疾病中的作用，有望开发新型治疗方法，以改善男性生育能力。其次，针对DPEP3的药物也可能在肿瘤治疗领域发挥重要作用，包括卵巢癌和非小细胞肺癌。因此，开发针对DPEP3的抗肿瘤药物可能成为癌症研究的新方法。此外，DPEP3还与类风湿性关节炎等自身免疫性疾病有关。了解DPEP3在这些疾病中的作用机制，可能为新型治疗策略的开发提供重要线索。综上所述，DPEP3作为治疗研究的潜在靶点，可能在未来的临床应用中发挥重要作用，成为多种疾病的治疗研究策略的一部分。
为鼎力协助各药企针对DPEP3在生殖、肿瘤等在临床中的研究，j9九游会登录入口首页CUSABIO推出DPEP3（CSB-MP007125HU）活性蛋白产品，助力您在对DPEP3机制方面的研究或其潜在临床价值的探索。
j9九游会登录入口首页CUSABIO蛋白DPEP3
Recombinant Human Dipeptidase 3(DPEP3), partial (Active) Code: CSB-MP007125HU
Purity was greater than 95% as determined by SDS-PAGE and SEC-HPLC.
Immobilized Human DPEP3 at 2μg/mL can bind Anti-DPEP3 recombinant antibody. The EC50 is 6.841-7.498 ng/mL.
参考文献：
[1] Zhang, Haofuzi, Peng Luo, and Xiaofan Jiang. "Comprehensive bioinformatics analysis of co-expressed genes of post-traumatic stress disorder and major depressive disorder." Journal of Affective Disorders 349 (2024): 541-551.
[2] Wiedemeyer, Wolf R., et al. "Abstract NT-113: SC-003, AN ANTIBODY-DRUG CONJUGATE TARGETING DIPEPTIDASE 3, EXHIBITS POTENT ANTI-TUMOR ACTIVITY IN PATIENT-DERIVED XENOGRAFT MODELS OF HIGH GRADE SEROUS OVARIAN CANCER." Clinical Cancer Research 25.22_Supplement (2019): NT-113.
[3] Hayashi, Kristyn, et al. "Structure of human DPEP3 in complex with the SC-003 antibody Fab fragment reveals basis for lack of dipeptidase activity." Journal of Structural Biology 211.1 (2020): 107512.
[4] Choudhury, Saurav Roy, et al. "Dipeptidase-1 is an adhesion receptor for neutrophil recruitment in lungs and liver." Cell 178.5 (2019): 1205-1221.
[5] Wang, Yuanyi, et al. "Dipeptidase‑2 is a prognostic marker in lung adenocarcinoma that is correlated with its sensitivity to cisplatin." Oncology Reports 50.2 (2023): 1-15.
[6] Schiza, Christina, et al. "Discovery of a human testis-specific protein complex TEX101-DPEP3 and selection of its disrupting antibodies." Molecular & Cellular Proteomics 17.12 (2018): 2480-2495.
[7] Yoshitake, Hiroshi, et al. "Molecular characterization and expression of dipeptidase 3, a testis-specific membrane-bound dipeptidase: complex formation with TEX101, a germ-cell-specific antigen in the mouse testis." Journal of reproductive immunology 90.2 (2011): 202-213.
[8] Endo, Shuichiro, et al. "TEX101, a glycoprotein essential for sperm fertility, is required for stable expression of Ly6k on testicular germ cells." Scientific reports 6.1 (2016): 23616.
[9] Lan, Wei, et al. "Methionyl-methionine exerts anti-inflammatory effects through the JAK2-STAT5-NF-κB and MAPK signaling pathways in bovine mammary epithelial ce lls." Journal of agricultural and food chemistry 68.47 (2020): 13742-13750.
[10] Tang, Shi, et al. "Maresins: specialized proresolving lipid mediators and their potential role in inflammatory-related diseases." Mediators of inflammation 2018 (2018).
[11] Ghosh, Susmita, et al. "Semen proteomics of COVID-19 convalescent men reveals disruption of key biological pathways relevant to male reproductive function." ACS omega 7.10 (2022): 8601-8612.
[12] Wiedemeyer, Wolf R., et al. "Abstract NT-113: SC-003, AN ANTIBODY-DRUG CONJUGATE TARGETING DIPEPTIDASE 3, EXHIBITS POTENT ANTI-TUMOR ACTIVITY IN PATIENT-DERIVED XENOGRAFT MODELS OF HIGH GRADE SEROUS OVARIAN CANCER." Clinical Cancer Research 25.22_Supplement (2019): NT-113.
[13] Fu, Ruisi, et al. "Development of an antibody-drug conjugate panel targeting high grade serous ovarian cancer." Cancer Research 83.7_Supplement (2023): 455-455.
[14] Hikmet, Feria, et al. "Expression of cancer–testis antigens in the immune microenvironment of non‐small cell lung cancer." Molecular Oncology 17.12 (2023): 2603-2617.
[15] Zhang, Xinzong, et al. "Effects of varicocele and microsurgical varicocelectomy on the metabolites in semen." Scientific Reports 12.1 (2022): 5179.
[16] Lai, Wenjia, et al. "Lycium barbarum polysaccharide modulates gut microbiota to alleviate rheumatoid arthritis in a rat model." npj Science of Food 6.1 (2022): 34.
