研究發現一氧化氮互作蛋白調控低糖誘導神經元凋亡的新機制

　　近日，中國科學院上海藥物研究所李佳課題組和浙江大學李新課題組合作，以Deconvoluting nitric oxide–protein interactions with spatially resolved multiplex imaging為題在《化學科學》（Chemical Science）上發表研究成果。該研究開發了在活細胞內捕捉“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調控低糖誘導的神經元凋亡提供了新見解。

　　葡萄糖是大腦的關鍵能量底物，對維持中樞系統功能發揮重要作用。如果血漿葡萄糖濃度降至3.9 mmol/L以下，則被認為進入低血糖狀態，會對大腦功能產生顯著負面影響。最近研究發現，神經元的凋亡是低血糖誘發神經損傷的重要病理標志，凋亡通路的激活會進一步引發海馬細胞的死亡級聯反應，進而影響認知功能。然而，何種信號分子會響應低糖，并最終促進凋亡仍亟待探究。

　　NO是一種備受關注的氣態信號分子，而探索NO參與疾病過程的手段仍極為有限。NO是氣體分子，而常規的蛋白臨近標記手段難以研究氣體分子與蛋白之間的相互作用。為此，該團隊開發了響應NO并能瞬時標記蛋白的探針NOP-1，以闡明NO在低糖誘導的神經損傷中的作用。

　　該研究開發的NOP-1是雙功能活性的探針，能夠對細胞中的NO進行實時成像并共價標記臨近蛋白。這種獨特的設計將瞬時細胞NO信號轉換為永久性熒光染色，與免疫染色和多重成像兼容，優于商業化的探針DAF-FM DA。研究團隊利用該探針發現了低血糖誘導的NO上調會促進神經損傷。在機制探索方面，探針NOP-1、α-微管蛋白和酪氨酸硝基化蛋白修飾三者熒光發生空間重疊。同時，該研究從NOP-1標記的蛋白質中鑒定出α-微管蛋白。通過蛋白pull down實驗和藥理學操縱等手段，研究進一步證明NO通過酪氨酸硝基化α-微管蛋白，擾亂骨架蛋白穩態，最終導致細胞凋亡。

　　研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等的支持。