2024年4月8日，生命过程小分子调控全国重点实验室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”为题在国际知名期刊Chemical Science上发表了最新研究，开发了一种在活细胞内捕捉“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的作用。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。

一氧化氮是一种备受关注的气态信号分子，然而探索NO参与疾病过程的手段仍极为有限。NO是气体分子，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，合作团队开发了一种响应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。

本项研究中，科研团队合作开发的NOP-1是一种双功能活性的探针，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。团队利用该探针首次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（NO2-Tyr） 蛋白修饰三者荧光发生空间重叠，同时，科研团队从 NOP-1 标记的蛋白质中鉴定出了α-微管蛋白。通过蛋白pull down实验和药理学操纵等手段，科研人员进一步证明 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。

该研究由生命过程小分子调控全国重点实验室李佳课题组与浙江大学李新课题组合作开展，第一作者为浙江大学硕士研究生李奕和上海药物所/中国药科大学联合培养博士生潘凯俊，通讯作者为临港实验室臧奕研究员和李新教授。该项工作得到了国家重点研发计划、上海市科技重大专项、国家自然科学基金等项目的资助。

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/sc/d4sc00767k

一氧化氮互作蛋白调控低糖诱导神经元凋亡的新机制