本文将讲述4-甲基吲哚用作于人芳基烃受体的激动剂时的表现，旨在为相关领域的研究人员提供参考思路。
背景：4-甲基吲哚，英文名称：4-Methylindole，CAS：16096-32-5，分子式：C9H9N，外观与性状：黄色-棕色透明液体，常用作有机合成试剂。
应用：用作人芳基烃受体的激动剂。
芳基烃受体（AhR）是一种配体激活的转录因子，调节异种代谢酶，但也在许多生理功能中发挥作用，包括调节细胞周期和增殖，细胞凋亡，DNA修复，免疫反应，昼夜节律，肿瘤促进，脂质代谢基因的表达等（Kolluri等人，2017）。关于甲基吲哚的研究很少，也没有关于甲氧基吲哚的报道。Rasmussen等人（2016）证明，skatole（3-Me-吲哚）是由肠道微生物组产生的色氨酸代谢物，是人AhR的部分激动剂，也是人细胞系和肝细胞中CYP1A1，CYP1A2和CYP1B1的诱导剂，在生理检测的浓度下（Li等人，2009）。除3-甲基吲哚外，经测试的甲氧基吲哚和甲基吲哚在人体内的代谢大多未知。
鉴于目前对其他甲基或甲氧基吲哚是否激活AhR和/或可能具有生物学效应知之甚少，Martina Stepankova等人通过AZ-AHR转基因细胞的报告基因检测、CYP1A1 mRNA的逆转录聚合酶链反应(PCR)分析、染色质免疫沉淀(ChIP)和荧光免疫组织化学，对22种甲基化和甲氧基化吲哚对AhR转录活性的影响进行了非常集中的研究。然后将这些体外结果与所有22个配体的预测结合模式进行比较，这些配体与模拟的人类AhR三维结构对接。值得注意的是，对于所有这些吲哚，在系统层面上，AhR激动剂，如经典的吲哚分子，可以以一种依赖于环境的方式作为拮抗剂(Jin等人，2014)。因此，研究也在拮抗剂模式下进行，以表征潜在激动剂对强(二恶英)介导的AhR激活的影响。
Martina Stepankova等人证实了Rasmussen等人（2016）对较低浓度的弱活化剂（例如，2-Me-吲哚和3-Me-吲哚）的观察。另一方面，4-Me-吲哚、5-Me-吲哚、6-Me-吲哚和 7-MeO-吲哚等 AhR 的强激活剂导致荧光素酶活性逐渐增加，表现为绝对和相对疗效。考虑到第4位的甲基取代和第7位的甲氧基取代导致AhR的大量活化，Martina Stepankova等人预计偶联化合物7-MeO-4-Me-吲哚应作为AhR的超活化剂。令人惊讶的是，与4-MeO-吲哚和7-MeO-吲哚相比，7-MeO-4-Me-吲哚的相对功效低约10倍。此外，虽然4-Me-吲哚和7-MeO-吲哚增强了TCDD诱导的AhR活性，但7-MeO-4-Me-吲哚对AhR表现出拮抗作用。用 4-Me-吲哚和 7-MeO-吲哚混合物孵育 AZ-AHR 细胞清楚地表明，与在各种浓度比下孵育单个化合物相比，AhR 的活化增强。一致地观察到 4-Me-吲哚和 7-MeO-吲哚混合物对 CYP1A1 mRNA 的协同诱导。总的来说，在偶联分子7-MeO-4-Me-吲哚中结合4-Me和7-MeO取代基会导致功效急剧下降，而将4-Me-吲哚和7-MeO吲哚结合在混合物中会导致AhR的协同活化。对这种行为的推测性解释可能是多个吲哚衍生分子与 AhR 蛋白的结合，将来可以使用 AhR 配体结合域和/或蛋白质突变体进行验证。这与Hubbard等人（2015）的发现一致，他们进行了同源对接，发现两个吲哚分子或3-Me-吲哚可以有效地模拟人类AhR中靛红素的结合。
事实上，分子模型表明，强 AhR 激动剂 4-Me-吲哚和 7-MeO-吲哚的结合模式与结合口袋内衬的 AhR 残基显示出几种有利的相互作用。该口袋先前已通过建模和定点诱变研究验证了TCDD和其他吲哚分子的结合（Motto等人，2011;Soshilov 和 Denison，2014 年）。特别是，激动剂结合主要表现为与 Gln383 的强芳烃相互作用、与 Phe324 和 His291 的芳香族相互作用以及与 Thr289 的氢键。 激动剂结合还通过几种疏水和亲水相互作用来协调，这可能有助于 4-Me-吲哚和 7-MeO-吲哚的高亲和力。鉴于 4-Me-吲哚和 7-MeO-吲哚的尺寸较小，Martina Stepankova等人观察到这两种化合物可以同时与 AhR 配体结合域结合，因此可能对 AhR 产生协同作用。
参考文献：
[1] Stepankova M, Bartonkova I, Jiskrova E, et al. Methylindoles and methoxyindoles are agonists and antagonists of human aryl hydrocarbon receptor[J]. Molecular pharmacology, 2018, 93(6): 631-644.
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