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(guó)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(hào)分子NO—底物蛋白”相互作用并具有時(shí)空分辨功能的新探針，為氣體信號(hào)分子NO調(diào)控低糖誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡提供了新見(jiàn)解。?

葡萄糖是大腦的關(guān)鍵能量底物，對(duì)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(huì)對(duì)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(huì)進(jìn)一步引發(fā)海馬細(xì)胞的死亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而影響認(rèn)知功能。然而，何種信號(hào)分子會(huì)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(hào)分子，然而探索NO參與疾病過(guò)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(duì)開發(fā)了一種響應(yīng)NO并能瞬時(shí)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(xiàng)研究中，科研團(tuán)隊(duì)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(shí)時(shí)成像并共價(jià)標(biāo)記臨近蛋白。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)將瞬時(shí)細(xì)胞 NO 信號(hào)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(duì)利用該探針首次發(fā)現(xiàn)了低血糖誘導(dǎo)的NO 上調(diào)會(huì)促進(jìn)神經(jīng)損傷。在機(jī)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(shí)，科研團(tuán)隊(duì)從 NOP-1 標(biāo)記的蛋白質(zhì)中鑒定出了α-微管蛋白。通過(guò)蛋白pull down實(shí)驗(yàn)和藥理學(xué)操縱等手段，科研人員進(jìn)一步證明 NO 通過(guò)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(guó)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(shí)驗(yàn)室臧奕研究員和李新教授。該項(xiàng)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、上海市科技重大專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)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(jī)制

（供稿部門：李佳課題組）