2024年4月8日，上海藥物所李佳課題組和浙江大學(xué)李新課題組合作，以“Deconvoluting nitric oxide–protein interactions with spatially resolved multiplex imaging”為題在國際知名期刊Chemical Science上發(fā)表了最新研究，開發(fā)了一種在活細(xì)胞內(nèi)捕捉“氣體信號分子NO—底物蛋白”相互作用并具有時空分辨功能的新探針，為氣體信號分子NO調(diào)控低糖誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡提供了新見解。?

葡萄糖是大腦的關(guān)鍵能量底物，對維持中樞系統(tǒng)功能發(fā)揮重要的作用。如果血漿葡萄糖濃度降至 3.9 mmol/L以下，則被認(rèn)為進(jìn)入低血糖狀態(tài)，會對大腦功能產(chǎn)生顯著負(fù)面影響。最近研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元的凋亡是低血糖誘發(fā)神經(jīng)損傷的重要病理標(biāo)志，凋亡通路的激活會進(jìn)一步引發(fā)海馬細(xì)胞的死亡級聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而影響認(rèn)知功能。然而，何種信號分子會響應(yīng)低糖，并最終促進(jìn)凋亡仍亟待探究。

一氧化氮是一種備受關(guān)注的氣態(tài)信號分子，然而探索NO參與疾病過程的手段仍極為有限。NO是氣體分子，常規(guī)的蛋白臨近標(biāo)記手段難以研究氣體分子與蛋白之間的相互作用。為此，合作團(tuán)隊開發(fā)了一種響應(yīng)NO并能瞬時標(biāo)記蛋白的探針NOP-1，以闡明 NO 在低糖誘導(dǎo)的神經(jīng)損傷中的作用。

本項研究中，科研團(tuán)隊合作開發(fā)的NOP-1是一種雙功能活性的探針，能夠?qū)?xì)胞中的NO進(jìn)行實時成像并共價標(biāo)記臨近蛋白。這種獨特的設(shè)計將瞬時細(xì)胞 NO 信號轉(zhuǎn)換為永久性熒光染色，與免疫染色和多重成像兼容，優(yōu)于商業(yè)化的探針DAF-FM DA。團(tuán)隊利用該探針首次發(fā)現(xiàn)了低血糖誘導(dǎo)的NO 上調(diào)會促進(jìn)神經(jīng)損傷。在機制探索方面，探針NOP-1、α-微管蛋白和酪氨酸硝基化（NO2-Tyr） 蛋白修飾三者熒光發(fā)生空間重疊，同時，科研團(tuán)隊從 NOP-1 標(biāo)記的蛋白質(zhì)中鑒定出了α-微管蛋白。通過蛋白pull down實驗和藥理學(xué)操縱等手段，科研人員進(jìn)一步證明 NO 通過酪氨酸硝基化α-微管蛋白，擾亂骨架蛋白穩(wěn)態(tài)，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

該研究由上海藥物所李佳課題組與浙江大學(xué)李新課題組合作開展，第一作者為浙江大學(xué)碩士研究生李奕和上海藥物所/中國藥科大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生潘凱俊，通訊作者為臨港實驗室臧奕研究員和李新教授。該項工作得到了國家重點研發(fā)計劃、上海市科技重大專項、國家自然科學(xué)基金等項目的資助。

原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/sc/d4sc00767k

一氧化氮互作蛋白調(diào)控低糖誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡的新機制

（供稿部門：李佳課題組）