可溶性鸟苷酸环化酶巯基依赖性二聚体形成的氧化还原调节机制及对一氧化氮引起的血管舒张的影响

Soluble guanylyl cyclase (sGC) is the primary enzyme mediating various biological actions including vasodilatation caused by nitric oxide (NO). We are the first to reprot that sGC exists intracellularly as inactive monomers and active dimers. In this application we hypothesize that the balance between the monoric and dimeric status of sGC and thereby the enzymatic activity is redox modulated. We intends (1), to determine the effects of reactive oxygen species and glutaredoxin/thioredoxin on the dimerization and activity of sGC and NO-induced vasodilatation; (2), to identify the cysteinie(s) critical to the dimerization of sGC; (3), to examine the redox modulation of sGC dimerization, sGC activity, and NO-induced vasodilatation of hypertensive animal models. By empolying vessel tension recording, biochemical and molecular biological techniques the proposed study is expected to reveal new mechanisms of sGC mediated vasodilatation and to new clues for the treatment of vascular disorders caused by sGC disfunction in hypertension.

可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)是介导一氧化氮(NO)血管舒张的关键酶,我们在国际上首次报导了sGC在细胞内同时存在有活性的异二聚体和无活性的单聚体，我们本项目提出如下假说：细胞内氧化还原状态可通过sGC的半胱氨酸残基形成亚单位间二硫键调节sGC单聚体/二聚体的动态平衡进而影响sGC活性及一氧化氮介导的血管舒张。本项目拟: (1),明确活性氧与谷氧还蛋白与硫氧还蛋白对sGC二聚体化及sGC活性与NO引起的血管舒张的的影响; (2), 确定参与sGC二聚体化的特定半胱氨酸残基; (3),分析动物模型高血压发展各期sGC二聚体化的氧化还原调节, sGC活性,血管反应,及巯基还原剂对高血压sGC功能下降的防止或反转作用。本项目拟利用离体血管、细胞培养、病理模型, 结合功能测定、生化与分子生物学分析, 以期为sGC介导的血管舒张机制提供新认识,对高血压sGC功能障碍的防治提供新的线索。

可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)是介导一氧化氮(NO)生物效应包括血管舒张的关键酶, 本研究项目发现：（1）, 缺氧由于肺血管细胞内氧化还原状态趋于还原状态，sGC二聚体水平下降，导致sGC活性降低，肺动脉血管对NO舒张反应减弱；（2）, 缺氧可通过上调miR-34C-5p表达使得sGC的表达和活性降低，肺血管对NO引起的舒张反应抑制。sGC 介导的NO血管舒张是维持肺血管正常功能的关键机制之一，缺氧是肺动脉高压的重要病原因素，研究成果（1）和（2）提示缺氧可能通对sGC的作用促进肺动脉高压的发生发展。本研究项目还发现缺氧刺激冠状动脉sGC合成环磷肌苷（cIMP），cIMP通过激活Rho激酶增强冠状动脉收缩反应。长期以来，环磷鸟苷（cGMP）被认为是介导sGC生物效应的唯一细胞内第二信使，本研究项目首次表明在血管缺氧条件下sGC可合成另一种第二信使cIMP，研发cIMP特异阻断剂有可能成为对抗缺血缺氧时冠状动脉痉挛的有效方法。