蛋白质巯基亚硝基化修饰在心肌重构中的作用研究

Without the pathogenesis being elucidated, myocardial remodeling is an independent risk factor for cardiovascular disease, of which Nitric Oxide (NO) plays a key regulating role. NO regulates protein post-translational modification termed as S-nitrosylation to exert biological effect. S-nitrosylation contributes to various diseases. Yet whether protein S-nitrosylation by NO mediates myocardial remodeling remains unreported. Our group focus on the role and mechanism of NO in cardivascular sysytem disease. Our preliminary experiments have confirmed that target proteins such as Bcl-2, JNK and MMP, which can be S-nitrosylated in myocardial tissue, experienced various changes in myocardial remodeling model. By Biotin switch/tandem mass spectrometry, more than one S-nitrosylation modification targets have been detected, based on which the potential S-nitrosylation target in myocardial remodeling would be screened in our current work. Effects of potential protein targets, which could be S-nitrosylated, and the mechanism in myocardial remodeling will be further studied in order to clarify regulating model and function of S-nitrosylation modification. This research would hopefully improve the etiology of myocardial remodeling in the view of S-nitrosylation modification and provide novel targets for preventing cardiovascular diseases, which are of significance to pathophysiology study of myocardial remodeling.

心肌重构(myocardial remodeling, MR)是多种心血管疾病的并发症，可以明显增加心衰、心梗等发生，发病机制未阐明。一氧化氮(NO)可通过调控蛋白质巯基亚硝基化来发挥其生物学效应。蛋白质巯基亚硝基化参与多种疾病的发生，是否也参与MR的发生无报道。本课题组一直从事NO在心血管系统中的作用及机制研究。预实验显示：已被证实在心肌组织中可被巯基亚硝基化修饰的靶点蛋白Bcl2、JNK、MMP等在MR模型中均有改变，Biotin switch/串联质谱技术初步检测出多种巯基亚硝基化修饰的蛋白。为此提出科学假说：蛋白质巯基亚硝基化修饰可以调控MR的发生发展。本项目拟进一步筛选在MR中发生巯基亚硝基化修饰的蛋白靶点，探讨巯基亚硝基化修饰对所发现蛋白靶点的功能影响、MR中的作用及巯基亚硝基化的调控模式。本研究从蛋白质巯基亚硝基化修饰新角度来揭示MR的发生机制，为心血管疾病的防治提供新思路。

心肌重构是诱发心血管疾病的独立危险因素，其发病机制尚未完全阐明，蛋白质巯基亚硝基化修饰参与了多种疾病的发生，其在心肌重构中的作用仍需进一步的探讨。本课题从人体临床样本、心肌重构动物和细胞模型，筛选潜在的亚硝基化修饰靶点，深入探讨亚硝基化修饰对所发现蛋白靶点的功能的影响及在心肌重构中起到的作用及其机制，明确其发生亚硝基化的调控模式。结果明确了四种4靶蛋白亚硝基修饰对心肌重构的影响、修饰位点及作用机制：1）发现GSNOR介导的MLP半胱氨酸79位点的亚硝基化修饰可通过调控MLP/TLR3/RIP3的结合，促进下游p65/NLRP3/IL-1β信号通路的激活来参与心肌肥大。揭示了作为MLP亚硝基化修饰下游的TLR3在心肌肥厚中的关键作用，发掘了可能的新潜在治疗靶点。2）发现了ANT1半胱氨酸160位点亚硝基化修饰可通过破坏线粒体功能，降低线粒体自噬水平进而激活程序性坏死来调控心肌肥大。结果揭示了蛋白质亚硝基化修饰参与调控线粒体自噬影响线粒体功能的新机制；3)发现在心肌细胞上Hsp90半胱氨酸587位点亚硝基化修饰可通过增加其与GSK3β的结合，影响GSK3β及下游eIF2Bε的磷酸化水平来促进心肌肥厚，且Hsp90亚硝基化修饰水平的改变主要由GSNOR介导。而心脏成纤维细胞上Hsp90半胱氨酸587位点亚硝基化修饰可通过影响其与TGFβRII的结合，激活TGFβ-Smad信号通路，参与心肌纤维化，其调节亚硝基化修饰水平改变的上游酶主要是iNOS。提出不同细胞中同一种蛋白质亚硝基修饰影响机体生物学效应的机制有可能不同，且其上游调控因素亦不同，提示细胞特异性的蛋白质功能在不同疾病中的多样性和复杂性；4）发现了JNK1半胱氨酸116位点亚硝基化修饰可通过增加c-jun的磷酸化水平，上调AP-1活性参与心肌纤维化，而影响其修饰水平变化的上游调控酶主要为iNOS。提出经典信号通路激活的新方式和方向。总之，本研究揭示了心肌重构的发病新机制，为相关心血管疾病的防治提供新干预靶点，具有崭新的理论价值和潜在的应用价值。