Abrucomstat (3-Nitroxypropanol; 3-NOP)

别名: 3-Nitrooxypropanol; 3-NOP; 3 NP compound; RefChem:551402; Abrucomstat; 100502-66-7; 3-硝基氧基丙醇
目录号: V64211 纯度: ≥98%
Abrucomstat(3-硝基丙醇)作为一种酶抑制剂,可减少瘤胃产甲烷作用。
Abrucomstat (3-Nitroxypropanol; 3-NOP) CAS号: 100502-66-7
产品类别: Others 12
产品仅用于科学研究,不针对患者销售
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纯度: ≥98%

产品描述
Abrucomstat(3-硝基丙醇)作为一种酶抑制剂,可减少瘤胃产甲烷作用。Abrucomstat (3-Nitroxypropanol; 3-NOP) 是一种首创性的酶抑制剂,专门用于减少反刍动物瘤胃中的甲烷生成。作为一种含硝基氧的丙醇类似物,其作用机制是靶向并抑制甲基辅酶M还原酶(MCR),这是产甲烷古菌合成甲烷途径中的关键酶。该化合物因其能够在不显著影响动物生产性能(如产奶量或增重)的情况下持续降低畜牧业(特别是奶牛和绵羊)的甲烷排放而受到广泛关注。
生物活性&实验参考方法
靶点
Methyl-coenzyme M reductase (MCR) – binds to the active site of MCR, oxidizing the Ni(I) cofactor to Ni(II), temporarily inactivating the enzyme [1][2].
体外研究 (In Vitro)
3-NOP在体外实验中显示出对产甲烷古菌强效且特异性的抑制活性。在氢气(80%)和二氧化碳(20%)作为底物的培养条件下,Abrucomstat能够抑制产甲烷古菌的生长。其通过作为MCR的替代底物发挥作用,导致形成失活的Ni-烷基复合物,从而阻断甲烷产生的最后生化步骤。这种高特异性意味着在设定的抑制浓度下,它不会抑制瘤胃中的其他非产甲烷微生物群。
体内研究 (In Vivo)
在高粗料日粮(45%大麦青贮、45%切碎干草、10%精料)饲喂的肉牛中,日粮添加3-NOP 150 mg/kg DM使瘤胃溶解甲烷浓度降低53%(P < 0.001),溶解氢浓度增加780%(P < 0.001)。然而,3-NOP补充未显著改变大麦青贮和干草的中性洗涤纤维原位降解动力学 [1]。
在从出生至14周龄(断奶后3周)每日接受3-NOP(3 mg/kg体重)处理的奶牛犊牛中,甲烷排放量(g CH₄/天)持续降低。在断奶后立即接受治疗期间(11-14周),3-NOP组犊牛甲烷排放量比对照组低10.4%(P < 0.001)。这种降低持续至23周龄(低11.9%,P < 0.001)和57-60周龄(低17.5%,P = 0.002),尽管治疗已在14周龄停止。3-NOP组犊牛在断奶后立即期间的甲烷产率(g CH₄/kg BW)低9.2%(P = 0.08),在断奶后1年低8.7%(P = 0.002)[2]。
酶活实验
描述了其作用机制:3-NOP在结构上类似于甲基辅酶M,优先结合于甲基辅酶M还原酶的活性位点,将Ni(I)辅因子氧化为Ni(II),暂时失活该酶 [1][2]。
针对3-NOP的非细胞实验通常涉及使用从产甲烷菌(如Methanothermobacter marburgensis)中纯化的甲基辅酶M还原酶(MCR)。具体流程包括:在厌氧条件下,将含有MCR的缓冲液与底物甲基辅酶M以及辅酶B混合。加入3-NOP启动反应,并通过气相色谱法测定产物甲烷的生成量来评估其抑制效果。另一种方法是通过光谱分析监测MCR活性位点(F430辅因子)与抑制剂相互作用时的变化。
细胞实验
3-NOP的体外细胞实验主要使用来源于反刍动物瘤胃的富集培养物或特定的产甲烷古菌株。标准流程涉及在厌氧条件下,于含有合适碳源和能量源(如甲酸盐、氢气和二氧化碳)的特定培养基中培养目标微生物。将3-NOP溶解于二甲基亚砜(DMSO)中配制成不同浓度的工作液,接种后加入到培养体系中。经过设定的培养周期(通常为24至72小时)后,通过测量总产气量或甲烷浓度,并结合细胞密度(如OD600)的测定来评估其抗产甲烷活性。
动物实验
在肉牛研究中,使用8只瘤胃插管肉牛(体重515 ± 40.5 kg)进行交叉设计,分为2个周期和2个处理:对照组(基础日粮)和3-NOP组(基础日粮添加3-NOP 150 mg/kg DM)。基础日粮由45%大麦青贮、45%切碎干草和10%精料组成(干物质基础)。3-NOP补充剂(含11.1% 3-NOP、53.3%二氧化硅、35.6%丙二醇)或对照载体(60%二氧化硅、40%丙二醇)每日混入全混合日粮以达到目标浓度。对于原位孵育,将干燥粉碎的大麦青贮和干草样品在瘤胃中孵育0、4、12、24、36、48、96、120、216和288小时。在试验第17和28天,于饲喂后0和3小时采集瘤胃液测定溶解气体 [1]。
在奶牛犊牛研究中,18只雌性荷斯坦和蒙贝利亚犊牛在出生时随机分配至3-NOP组(3 mg 3-NOP/kg体重,至23周龄n=10,60周龄n=9)或对照组(仅含SiO₂和丙二醇的安慰剂预混料,n=8)。3-NOP补充剂含10% 3-NOP(溶于丙二醇并吸附于SiO₂)。3-NOP和安慰剂均与水混合(300 mg/mL水),每日在饲喂后约2小时通过口腔灌胃给药。治疗从出生(初乳摄入后)持续至14周龄(断奶后3周)。犊牛在11周龄通过为期2周的逐步法断奶。使用GreenFeed系统记录甲烷排放,从断奶(11周龄)至23周龄,以及在57-60周龄再次记录 [2]。
药代性质 (ADME/PK)
Abrucomstat在反刍动物中的药代动力学特征表明其口服后生物利用度有限,大部分在瘤胃中被代谢。其主要作用方式是局部活性,进入血液循环的量极少,因此血浆半衰期短,系统暴露量低。这种药代动力学特征是有利的,因为它将化合物的作用局限于胃肠道靶点,最大限度地减少了全身组织中的残留,从而降低了消费者(肉类或牛奶)面临残留风险的可能性。
毒性/毒理 (Toxicokinetics/TK)
所提供文献中未报道3-NOP的毒性数据。研究报告称,该化合物对动物生长、平均日增重、断奶前精料或牛奶摄入量、瘤胃挥发性脂肪酸谱或瘤胃氨浓度无负面影响 [1][2]。在奶牛犊牛中,整个试验期间未观察到对体重或生理参数的不良影响 [2]。
参考文献

[1]. 3-Nitrooxypropanol supplementation had little effect on fiber degradation and microbial colonization of forage particles when evaluated using the in situ ruminal incubation technique. J Dairy Sci. 2020 Oct;103(10):8986-8997.

[2]. Early life dietary intervention in dairy calves results in a long-term reduction in methane emissions. Sci Rep. 2021 Feb 4;11(1):3003.

其他信息
3-NOP是一种研究性化合物,作为酶抑制剂减少瘤胃产甲烷。其结构类似于甲基辅酶M,能优先结合于甲基辅酶M还原酶的活性位点,将Ni(I)辅因子氧化为Ni(II),暂时失活该酶。这种对产甲烷的抑制导致瘤胃中分子氢积累 [1]。
在高粗料日粮中添加3-NOP降低了瘤胃产甲烷并增加了溶解氢浓度,但对瘤胃纤维降解无负面影响,仅对附着于瘤胃内孵育饲草底物的主要细菌类群(拟杆菌门、厚壁菌门、纤维杆菌门)的相对丰度有轻微影响。3-NOP降低了饲草上微生物群落的α多样性,并减少了产甲烷菌属如甲烷短杆菌属(对大麦青贮)和甲烷球形菌属的丰度 [1]。
在奶牛犊牛中,从出生经断奶至14周龄进行3-NOP早期生命日粮干预,导致甲烷排放持续降低至少至1岁龄,尽管治疗已停止。瘤胃细菌、古菌和真菌结构在对照组和3-NOP组犊牛的所有周龄均存在差异。这种甲烷排放的持续降低相当于犊牛在其生命第一年中减少了约150 kg CO₂当量未释放到环境中 [2]。
*注: 文献方法仅供参考, InvivoChem并未独立验证这些方法的准确性
化学信息 & 存储运输条件
分子式
C3H7NO4
分子量
121.09
精确质量
139.048
元素分析
C, 29.76; H, 5.83; N, 11.57; O, 52.85
CAS号
100502-66-7
PubChem CID
10011893
外观&性状
Colorless liquid
LogP
0.2
tPSA
106.51
氢键供体(HBD)数目
1
氢键受体(HBA)数目
4
可旋转键数目(RBC)
3
重原子数目
8
分子复杂度/Complexity
68.2
定义原子立体中心数目
0
SMILES
OCCCON(=O)=O
InChi Key
PTMLFFXFTRSBJW-UHFFFAOYSA-N
InChi Code
InChI=1S/C3H7NO4/c5-2-1-3-8-4(6)7/h5H,1-3H2
化学名
3-hydroxypropyl nitrate
别名
3-Nitrooxypropanol; 3-NOP; 3 NP compound; RefChem:551402; Abrucomstat; 100502-66-7;
HS Tariff Code
2934.99.9001
存储方式

Powder      -20°C    3 years

                     4°C     2 years

In solvent   -80°C    6 months

                  -20°C    1 month

运输条件
Room temperature (This product is stable at ambient temperature for a few days during ordinary shipping and time spent in Customs)
溶解度数据
溶解度 (体外实验)
DMSO: ~100 mg/mL (825.8 mM)
H2O: ~100 mg/mL (825.8 mM)
溶解度 (体内实验)
配方 1 中的溶解度: ≥ 2.5 mg/mL (20.65 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 90% (20% SBE-β-CD in Saline) (这些助溶剂从左到右依次添加,逐一添加), 澄清溶液。
例如,若需制备1 mL的工作液,可将100 μL 25.0 mg/mL澄清DMSO储备液加入900 μL 20% SBE-β-CD生理盐水溶液中,混匀。
*20% SBE-β-CD 生理盐水溶液的制备(4°C,1 周):将 2 g SBE-β-CD 溶解于 10 mL 生理盐水中,得到澄清溶液。

配方 2 中的溶解度: ≥ 2.5 mg/mL (20.65 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 90% Corn Oil (这些助溶剂从左到右依次添加,逐一添加), 澄清溶液。
例如,若需制备1 mL的工作液,可将 100 μL 25.0 mg/mL 澄清 DMSO 储备液添加到 900 μL 玉米油中并混合均匀。

请根据您的实验动物和给药方式选择适当的溶解配方/方案:
1、请先配制澄清的储备液(如:用DMSO配置50 或 100 mg/mL母液(储备液));
2、取适量母液,按从左到右的顺序依次添加助溶剂,澄清后再加入下一助溶剂。以 下列配方为例说明 (注意此配方只用于说明,并不一定代表此产品 的实际溶解配方):
10% DMSO → 40% PEG300 → 5% Tween-80 → 45% ddH2O (或 saline);
假设最终工作液的体积为 1 mL, 浓度为5 mg/mL: 取 100 μL 50 mg/mL 的澄清 DMSO 储备液加到 400 μL PEG300 中,混合均匀/澄清;向上述体系中加入50 μL Tween-80,混合均匀/澄清;然后继续加入450 μL ddH2O (或 saline)定容至 1 mL;

3、溶剂前显示的百分比是指该溶剂在最终溶液/工作液中的体积所占比例;
4、 如产品在配制过程中出现沉淀/析出,可通过加热(≤50℃)或超声的方式助溶;
5、为保证最佳实验结果,工作液请现配现用!
6、如不确定怎么将母液配置成体内动物实验的工作液,请查看说明书或联系我们;
7、 以上所有助溶剂都可在 Invivochem.cn网站购买。
制备储备液 1 mg 5 mg 10 mg
1 mM 8.2583 mL 41.2916 mL 82.5832 mL
5 mM 1.6517 mL 8.2583 mL 16.5166 mL
10 mM 0.8258 mL 4.1292 mL 8.2583 mL

1、根据实验需要选择合适的溶剂配制储备液 (母液):对于大多数产品,InvivoChem推荐用DMSO配置母液 (比如:5、10、20mM或者10、20、50 mg/mL浓度),个别水溶性高的产品可直接溶于水。产品在DMSO 、水或其他溶剂中的具体溶解度详见上”溶解度 (体外)”部分;

2、如果您找不到您想要的溶解度信息,或者很难将产品溶解在溶液中,请联系我们;

3、建议使用下列计算器进行相关计算(摩尔浓度计算器、稀释计算器、分子量计算器、重组计算器等);

4、母液配好之后,将其分装到常规用量,并储存在-20°C或-80°C,尽量减少反复冻融循环。

计算器

摩尔浓度计算器可计算特定溶液所需的质量、体积/浓度,具体如下:

  • 计算制备已知体积和浓度的溶液所需的化合物的质量
  • 计算将已知质量的化合物溶解到所需浓度所需的溶液体积
  • 计算特定体积中已知质量的化合物产生的溶液的浓度
使用摩尔浓度计算器计算摩尔浓度的示例如下所示:
假如化合物的分子量为350.26 g/mol,在5mL DMSO中制备10mM储备液所需的化合物的质量是多少?
  • 在分子量(MW)框中输入350.26
  • 在“浓度”框中输入10,然后选择正确的单位(mM)
  • 在“体积”框中输入5,然后选择正确的单位(mL)
  • 单击“计算”按钮
  • 答案17.513 mg出现在“质量”框中。以类似的方式,您可以计算体积和浓度。

稀释计算器可计算如何稀释已知浓度的储备液。例如,可以输入C1、C2和V2来计算V1,具体如下:

制备25毫升25μM溶液需要多少体积的10 mM储备溶液?
使用方程式C1V1=C2V2,其中C1=10mM,C2=25μM,V2=25 ml,V1未知:
  • 在C1框中输入10,然后选择正确的单位(mM)
  • 在C2框中输入25,然后选择正确的单位(μM)
  • 在V2框中输入25,然后选择正确的单位(mL)
  • 单击“计算”按钮
  • 答案62.5μL(0.1 ml)出现在V1框中
g/mol

分子量计算器可计算化合物的分子量 (摩尔质量)和元素组成,具体如下:

注:化学分子式大小写敏感:C12H18N3O4  c12h18n3o4
计算化合物摩尔质量(分子量)的说明:
  • 要计算化合物的分子量 (摩尔质量),请输入化学/分子式,然后单击“计算”按钮。
分子质量、分子量、摩尔质量和摩尔量的定义:
  • 分子质量(或分子量)是一种物质的一个分子的质量,用统一的原子质量单位(u)表示。(1u等于碳-12中一个原子质量的1/12)
  • 摩尔质量(摩尔重量)是一摩尔物质的质量,以g/mol表示。
/

配液计算器可计算将特定质量的产品配成特定浓度所需的溶剂体积 (配液体积)

  • 输入试剂的质量、所需的配液浓度以及正确的单位
  • 单击“计算”按钮
  • 答案显示在体积框中
动物体内实验配方计算器(澄清溶液)
第一步:请输入基本实验信息(考虑到实验过程中的损耗,建议多配一只动物的药量)
第二步:请输入动物体内配方组成(配方适用于不溶/难溶于水的化合物),不同的产品和批次配方组成不同,如对配方有疑问,可先联系我们提供正确的体内实验配方。此外,请注意这只是一个配方计算器,而不是特定产品的确切配方。
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计算结果:

工作液浓度 mg/mL;

DMSO母液配制方法 mg 药物溶于 μL DMSO溶液(母液浓度 mg/mL)。如该浓度超过该批次药物DMSO溶解度,请首先与我们联系。

体内配方配制方法μL DMSO母液,加入 μL PEG300,混匀澄清后加入μL Tween 80,混匀澄清后加入 μL ddH2O,混匀澄清。

(1) 请确保溶液澄清之后,再加入下一种溶剂 (助溶剂) 。可利用涡旋、超声或水浴加热等方法助溶;
            (2) 一定要按顺序加入溶剂 (助溶剂) 。

临床试验信息
Phase 1
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