Circ Res 季勇团队首次发现NEDD4介导GSNOR降解促进心肌肥厚并证明NEDD4活性抑制剂对心肌肥厚的潜在保护作用
学术
2025-01-25 14:30
山东
一氧化氮(NO)是机体内重要生物活性小分子，广泛参与病理生理学过程，其通过介导蛋白质特定半胱氨酸残基的巯基亚硝基化修饰(S-nitrosylation, SNO)发挥多种生物学效应。亚硝基谷胱甘肽(GSNO)是机体内主要的NO活性储存形式，可以被高度保守的亚硝基谷胱甘肽还原酶(S-nitrosoglutathione reductase, GSNOR)不可逆地分解，因此GSNOR是维持NO和SNO稳态的关键调节因子，其活性或水平的任何波动可对细胞内环境产生重要影响。多项报道和研究者前期的工作已经证实，心肌肥厚时，GSNOR表达降低，导致多种蛋白质SNO修饰水平升高，促进心肌肥厚和心衰。例如，研究者前期发现 GSNOR下调导致SNO-MLP升高，通过激活炎症小体促进心肌肥厚；线粒体GSNOR表达降低可促进ANT1的SNO，进而促进线粒体功能紊乱并抑制线粒体自噬，促进心肌肥厚和心衰[1-2]。以上研究共同证明了GSNOR表达下降是心肌肥厚的关键分子事件，但是GSNOR在心肌肥厚中下调的具体原因及干预手段仍不清楚。2025年1月23日，南京医科大学/哈尔滨医科大学季勇教授团队在Circulation Research杂志上发表题为“NEDD4-mediated GSNOR degradation aggravates cardiac hypertrophy and dysfunction”的研究论文。首次发现E3泛素酶NEDD4介导GSNOR的泛素化-蛋白酶体降解，导致其表达降低，从而加重心肌肥厚，并发现了NEDD4活性抑制剂能抑制GSNOR泛素化，缓解心肌肥厚和心功能障碍。该研究揭示了心肌肥厚等相关心血管疾病发病新机制，为相关疾病的防治提供了新的理论依据和潜在治疗策略。首先，研究者发现，在心肌肥厚病人心脏组织、心肌肥厚小鼠及细胞模型中，GSNOR的RNA水平、RNA稳定性和转录水平均不变。接着研究者对心肌细胞进行CHX(蛋白合成抑制剂)、CQ(溶酶体抑制剂)和MG132(蛋白酶体抑制剂)处理，发现只有MG132能抑制Ang II导致的GSNOR表达水平的下调。此外，GSNOR泛素化水平在心肌肥厚中显著升高。接着，为了探索介导GSNOR泛素化的E3泛素连接酶，研究者通过质谱联合生物信息学分析，确定了NEDD4可能是GSNOR的E3泛素连接酶，并进行了验证。同时，研究者证明了GSNOR泛素化修饰位点是赖氨酸233，GSNOR的泛素化位点突变能抑制GSNOR泛素化，缓解小鼠心肌肥厚和心功能障碍。为了进一步明确NEDD4在心肌肥厚中的作用，研究者构建了NEDD4心肌细胞特异性敲除鼠，发现NEDD4敲除显著改善了心肌肥厚，抑制了GSNOR泛素化水平，缓解小鼠心肌肥厚和心功能障碍。为了探索抑制GSNOR下降的潜在干预手段，研究者使用了NEDD4活性抑制剂IBM、I3C，并在细胞和动物水平上均进行了药效和毒理验证，发现这两种抑制剂的副作用较低，且均能显著抑制GSNOR的泛素化水平，缓解心肌肥厚。综上，研究揭示了NEDD4介导的GSNOR降解在心肌肥厚中的重要作用，并发现了两种NEDD4活性抑制剂能通过阻断GSNOR泛素化缓解心肌肥厚，为相关心血管疾病预防和治疗提供了新的理论依据和潜在干预策略。本研究由南京医科大学/哈尔滨医科大学季勇教授团队与哈尔滨医科大学附属第二医院韩艺教授、南京医科大学基础医学院谢利平教授共同合作完成。南京医科大学教育部心脑血管重大疾病医药基础研究创新中心唐欣副教授、刘夏梦博士、沙馨琪博士、张艳副教授为该论文共同第一作者。该工作得到了中国人民解放军北部战区总医院韩雅玲院士、闫承慧教授，哈尔滨医科大学于波教授、张志仁教授，南京医科大学陈峰教授、陈鑫教授、邵永丰教授，上海交通大学医学院附属仁济医院卜军教授的大力支持；并得到吉林大学动物医学学院李心慰教授、南京医科大学公共卫生学院张汝阳副教授、哈尔滨医科大学附属第二医院冷晓萍教授和贾海波教授的技术支持。该项研究获得国家自然科学基金创新研究群体及重点项目、科技部重点研发计划等项目的资助。参考文献：1. Tang X, Pan L, Zhao S, Dai F, Chao M, Jiang H, Li X, Lin Z, Huang Z, Meng G, Wang C, Chen C, Liu J, Wang X, Ferro A, Wang H, Chen H, Gao Y, Lu Q, Xie L, Han Y, Ji Y. S-Nitrosylation of Muscle LIM Protein Facilitates Myocardial Hypertrophy Through Toll-Like Receptor 3-Mediated Receptor-Interacting Protein Kinase 3 and NLRP3 Inflammasome Activation. Circulation. 2020 Mar 24;141(12):984-1000. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.119.042336.2. Tang X, Zhao S, Liu J, Liu X, Sha X, Huang C, Hu L, Sun S, Gao Y, Chen H, Zhang Z, Wang D, Gu Y, Chen S, Wang L, Gu A, Chen F, Pu J, Chen X, Yu B, Xie L, Huang Z, Han Y, Ji Y. Mitochondrial GSNOR Alleviates Cardiac Dysfunction via ANT1 Denitrosylation. Circ Res 2023;133:220-236. doi: 10.1161/circresaha.123.322654.原文链接：https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.124.324872【论道心血管】本公众号报道国内外心血管领域的最新科研进展，欢迎关注、投稿、分享和转载，投稿或转载请联系：13853112673 (微信同号)，喜欢本文请“点赞+推荐”支持一下，让心血管知识更多传播出去！
