研究发现一氧化氮互作蛋白调控低糖诱导神经元凋亡的新机制

近日，中国科学院上海药物研究所李佳课题组和浙江大学李新课题组合作，以Deconvoluting nitric oxide–protein interactions with spatially resolved multiplex imaging为题在《化学科学》（Chemical Science）上发表研究成果。该研究开发了在活细胞内捕捉“气体信号分子NO—底物蛋白”相互作用并具有时空分辨功能的新探针，为气体信号分子NO调控低糖诱导的神经元凋亡提供了新见解。 

葡萄糖是大脑的关键能量底物，对维持中枢系统功能发挥重要作用。如果血浆葡萄糖浓度降至3.9 mmol/L以下，则被认为进入低血糖状态，会对大脑功能产生显著负面影响。最近研究发现，神经元的凋亡是低血糖诱发神经损伤的重要病理标志，凋亡通路的激活会进一步引发海马细胞的死亡级联反应，进而影响认知功能。然而，何种信号分子会响应低糖，并最终促进凋亡仍亟待探究。

NO是一种备受关注的气态信号分子，而探索NO参与疾病过程的手段仍极为有限。NO是气体分子，而常规的蛋白临近标记手段难以研究气体分子与蛋白之间的相互作用。为此，该团队开发了响应NO并能瞬时标记蛋白的探针NOP-1，以阐明NO在低糖诱导的神经损伤中的作用。

该研究开发的NOP-1是双功能活性的探针，能够对细胞中的NO进行实时成像并共价标记临近蛋白。这种独特的设计将瞬时细胞NO信号转换为永久性荧光染色，与免疫染色和多重成像兼容，优于商业化的探针DAF-FM DA。研究团队利用该探针发现了低血糖诱导的NO上调会促进神经损伤。在机制探索方面，探针NOP-1、α-微管蛋白和酪氨酸硝基化蛋白修饰三者荧光发生空间重叠。同时，该研究从NOP-1标记的蛋白质中鉴定出α-微管蛋白。通过蛋白pull down实验和药理学操纵等手段，研究进一步证明NO通过酪氨酸硝基化α-微管蛋白，扰乱骨架蛋白稳态，最终导致细胞凋亡。

研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等的支持。

NO互作蛋白调控低糖诱导神经元凋亡的新机制