2024年4月8日，上海药物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。

该研究由上海药物所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

（供稿部门：李佳课题组）