一氧化氮介导蛋白质亚硝基化与甲基化协调植物非生物胁迫的分子机制

一氧化氮(NO)作为一种具有活性的小分子物质参与众多动植物生理活动。在蛋白转录后修饰方面,NO主要以S-亚硝基化(S-nitrosylation)的形式参与。而甲基化作为另一种蛋白翻译后修饰,在DNA损伤及m RNA翻译方面具有重要作用。虽然近年来有关这2种蛋白翻译后修饰方面的研究成果较多,但是2种途径之间是否存在相互作用却报道较少。近期,我国科学家发现NO可以通过S-亚硝基化修饰PRMT5的第125位半胱氨酸,正向调节该精氨酸甲基转移酶活性。prmt5-1突变体表现出严重的发育障碍且对非生物胁迫敏感。通过互补第125位半胱氨酸点突变PRMT5基因,使之转化为不可被S-亚硝基化修饰的氨基酸后,拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株可恢复突变体的发育障碍,但无法恢复其非生物胁迫敏感表型。实验同时证明,PRMT5蛋白第125位半胱氨酸的S-亚硝基化修饰参与调节NaCl诱导的精氨酸对二甲基化。该研究引领了蛋白S-亚硝基化和蛋白甲基化修饰新方向,开辟了新的研究领域,同时为相关研究树立了新的榜样。     

一氧化氮对家榆种子老化的影响及其作用机制研究

以家榆种子为试材,采用种子活力检测技术、激光共聚焦显微镜技术、蛋白质S-亚硝基化检测技术,结合多种相关抑制剂的使用,研究了NO对种子老化的影响及其作用机制。结果表明:(1)外源NO可显著提升老化处理后种子的活力,NO清除剂cPTIO可降低老化处理后种子的活力,且此影响可被NO供体硝普钠所恢复。(2)硝酸还原酶底物亚硝酸钠、类一氧化氮合酶底物L-精氨酸(L-Arg)均可提高老化处理后种子的活力,2种酶的抑制剂可降低种子活力,且此影响可被NO供体硝普钠所恢复,即硝酸还原酶与类一氧化氮合酶可参与种子老化过程中NO的产生。(3)种子老化过程中NO首先在子叶中合成,随后在胚根尖部、生长点与下胚轴等部位出现,蛋白质S-亚硝基化水平与NO在种子中产生的时间特点一致。研究认为,NO可提高种子抗老化能力,种子内NO可通过硝酸还原酶途径和类一氧化氮合酶途径产生,且与种子蛋白质S-亚硝基化水平相关。     

蛋白质巯基亚硝基化参与调控一氧化氮介导的心肌缺血预适应

一氧化氮（nitricoxide,NO）作为一种重要的信使分子参与缺血预适应（ischemic preconditioning,IPC）心肌保护。目前普遍认为NO通过经典的NO／cGMP依赖的信号转导途径调节线粒体ATP敏感性钾（ATP-sensitive potassium,KATP通道来发挥其保护作用,然而越来越多的数据表明NO还可能通过蛋白质巯基亚硝基化（S-nitrosylation）来发挥生理功能。蛋白质巯基亚硝基化,即蛋白质半胱氨酸巯基与NO基团形成共价键,是一种氧化还原依赖的蛋白质翻译后可逆修饰。蛋白质巯基亚硝基化不仅可以改变蛋白质的结构和功能,而且还可以阻抑目标半胱氨酸的进一步氧化修饰。IPC增加S-亚硝基硫醇（S-nitrosothi01）含量,引起蛋白质巯基亚硝基化。S-亚硝基硫醇还能发挥药理性预适应作用,抵抗心肌缺血,再灌注损伤。因此,蛋白质巯基亚硝基化是IPC心肌保护的一种重要途径,参与抵抗细胞内氧化应激和亚硝化应激（nitrosative stress）。     

一氧化氮的功能及其作用机制(Ⅱ)——蛋白质巯基亚硝基化修饰

一氧化氮的功能多样,其作用机制也是复杂而相互关联的,是多靶点、多机制同时作用的调控网络。除了经典的cGMP依赖的信号通路外,一氧化氮还能通过对蛋白质的半胱氨酸巯基进行蛋白质翻译后修饰而起作用。蛋白质巯基亚硝基化修饰(protein S-nitrosation)是活性氮对蛋白质半胱氨酸巯基的一种蛋白质翻译后修饰,在一氧化氮的作用机制中占有重要位置。本综述简要总结蛋白质巯基亚硝基化修饰的功能及作用机制。     

蛋白质巯基亚硝基化———一种典型氧化还原依赖的蛋白质翻译后修饰

综述了蛋白质巯基亚硝基化修饰的特点、检测方法、功能研究、相关疾病和发展态势.蛋白质巯基亚硝基化(S-nitrosation)是指一氧化氮(nitricoxide,NO)及其衍生物修饰蛋白质半胱氨酸(cysteine,Cys)巯基—SH生成—SNO,其是一种典型的氧化还原依赖的蛋白质翻译后修饰,也是一氧化氮发挥其广泛信号转导作用的新的重要途径.     

亚硝基化在植物细胞死亡及防御反应中的作用

亚硝基化是近年来新发现的不依赖于环磷酸鸟苷的一氧化氮信号转导途径, 是一氧化氮分子通过共价结合修饰靶蛋白的半胱氨酸残基从而改变其功能的过程。该文重点综述了近年来亚硝基化在细胞死亡和抗病反应这两个紧密关联的生物学过程中的最新研究成果, 总结了亚硝基化通过修饰和调控靶蛋白从而促进或抑制细胞死亡和抗病反应, 并对现有研究结果中某些不一致之处提出自己的观点。最后根据动物学领域的最新研究进展对植物学领域未来亚硝基化的研究方向进行了展望。     

亚硝基化谷胱甘肽还原酶: 一个调控炎症反应的新分子

炎症因子的表达调控是炎症反应的关键步骤,与自身免疫疾病以及癌症等密切相关．一氧化氮(nitric oxide,NO)在炎症因子表达调控中具有重要作用,但已有的研究多关注于NO合成对炎症因子的调控作用,而对NO代谢的作用知之甚少．亚硝基化谷胱甘肽还原酶(S-nitrosoglutathione reductase,GSNOR)是体内NO信号通路代谢调控的关键蛋白．本研究发现脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)在RAW264.7细胞中上调诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)的同时下调GSNOR的转录和蛋白质表达,该下调作用依赖MEK1/2、p38和PI3K信号通路．抑制GSNOR可促进LPS诱导的炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α表达,而过表达GSNOR作用相反．抗炎症药物曲古抑菌素A (trichostatin A,TSA)能够挽回LPS对GSNOR的下调作用,并且GSNOR抑制剂削弱了TSA对炎症因子IL-6和TNF-α转录的抑制效应．这些结果表明：GSNOR是一个新的重要炎症调控分子,它可能成为调控NO介导的炎症相关信号通路的新的潜在靶点,上调GSNOR可能是抑制炎症的新思路．本研究揭示了巨噬细胞通过上调iNOS和下调GSNOR共同增强免疫炎症反应的新机制,拓展了对NO代谢在炎症反应中作用机制的认识．     

High-Resolution Crystal Structure and Redox Properties of Chloroplastic Triosephosphate Isomerase from Chlamydomonas reinhardtii

Triosephosphate isomerase （TPI） catalyzes the interconversion of glyceraldehyde-3-phosphate to dihydroxyacetone phosphate. Photosynthetic organisms generally contain two isoforms of TPI located in both cytoplasm and chloroplasts. While the cytoplasmic TPI is involved in the glycolysis, the chloroplastic isoform participates in the Calvin-Benson cycle, a key photosynthetic process responsible for carbon fixation. Compared with its cytoplasmic counterpart, the functional features of chloroplastic TPI have been poorly investigated and its three-dimensional structure has not been solved. Recently, several studies proposed TPI as a potential target of different redox modifications including dithiol/disulfide interchanges, glutathionylation, and nitrosylation. However, neither the effects on protein activity nor the molecular mechanisms underlying these redox modifications have been investigated. Here, we have produced recombinantly and purified TPI from the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii （Cr）. The biochemical properties of the enzyme were delineated and its crystallographic structure was determined at a resolution of 1.1 A. CrTPI is a homodimer with subunits containing the typical （β/α）8-barrel fold. Although no evidence for TRX regulation was obtained, CrTPI was found to undergo glutathionylation by oxidized glutathione and trans-nitrosylation by nitrosoglutathione, confirming its sensitivity to multiple redox modifications.     

一氧化氮间接作用机制的研究进展

NO本身并无直接的毒性作用,相反,它在体内常发挥生理或保护作用。而“NO的毒性作用”,主要是由于大量诱生的NO与体内同时大量生产的O2^-等活性氧类反应,生成ONOO^-或N2O3等一系列物质,由二者分别介导氧化损伤或亚硝基化损伤,因而是NO的间接作用。而NO的间接作用到底是通过ONOO^-还是N2O3途径来介导,取决于NO与O2^-的局部相对浓度。若NO与O2^-的局部浓度几乎相等,则生成ONOO^-,由ONOO^-来介导;而若NO的浓度高出O2^-浓度较多,则主要生成N2O3,由N2O3来介导。