研讨提醒内源性二氧化硫调控血管重构的新机制

近日，北京年夜学第一病院金红芳传授团队与国度卵白质中间（北京，凤凰中间）杨靖研讨员团队单干在氧化还原畛域权势巨子期刊Redox Biology（=9.986）在线颁发题为“Endogenous公众 SO2-dependent Smad3 redox modification controls vascular remodeling”的研讨论文，初次提醒了内源性SO2调控血管病理心理学的新机制。该文章的第一作者为北京年夜学第一病院黄娅茜副传授，通信作者为金红芳及杨靖。

二氧化硫(sulfur dioxide， SO2)以往被以为是废气，对人类安康形成无害影响。研讨发现，SO2可在含硫氨基酸代谢路径中经天冬氨酸转氨酶（aspartate aminotransferase， AAT）催化天生，在调理血管功效中起侧重要作用。然而，在体内心理和病理前提下，血管腻滑肌细胞发生的内源性SO2是否影响血管稳态及其分子机制始终未完整说明。

该研讨发现，血管腻滑肌细胞敲除AAT1的小鼠被动脉SO2含量下降，出现出血管重构和血压升高。在血管重要素II（angiotensin II， AngII）诱导的小鼠模子中，研讨者异样察看到血管重构的被动脉中SO2程度降低；而在血管腻滑肌细胞AAT1转基因小鼠中，发现血管腻滑肌细胞起源的SO2可克制AngII诱导的血管重构和造成。

SO2共同的化学性子使其能够活化生物体内一种至关紧张的旌旗灯号分子—过氧化氢（H2O2），造成氧化才能更强的过氧单亚硫酸阴离子，进而疾速地将卵白质半胱氨酸巯基氧化为次磺化模式（Sulfenylation）。应用杨靖课题组最新研发的定量化学学技术，研讨团队在SO2处置的血管腻滑肌细胞658个卵白分子1137个半胱氨酸位点检测到特同性的次磺化反馈，此中372个卵白中有42%的BTD标志的次磺化位点在SO2处置后产生改动。采取DAVID进行GO和KEGG阐发，成果显示，受SO2动静调控的次磺化卵白在波及中间代谢、氧化还原稳态、细胞骨架组构和应答缺血或高氧应激的细胞反馈等生物学进程和通路中富集。

在一切受SO2动静调控的卵白质中，研讨职员发现了参加血管腻滑肌细胞发育和疾病进程的症结转录因子——Smad3，在Smad3分子第64位半胱氨酸（cysteine 64， C64）被SO2次磺化修饰。在表白家养型Smad3的血管腻滑肌细胞中，SO2显着添加Smad3次磺化程度；而在表白C64S（Smad3第64位半胱氨酸渐变为丝氨酸）渐变型Smad3的血管腻滑肌细胞中，SO2则不影响Samd3的次磺化程度。为了证明Smad3次磺化的心理意义，研讨发现AAT1过表白显着添加Smad3次磺化，克制Smad3核转位，下降I型和III型胶原的表白；反之，AAT1基因敲低削减Smad3次磺化，匆匆进Smad3核转位和上游I型和III型胶原卵白的表白。在AngII诱导的血管重构植物模子中进一步证明了血管腻滑肌细胞AAT1转基因小鼠的被动脉Smad3次磺化程度较家养型小鼠显着添加，也更能抵制AngII诱导的Smad3磷酸化。

Smad3 C64是一个激进的锌配位半胱氨酸，参加造成DNA联合所必须的锌指构造。在表白家养型Smad3的血管腻滑肌细胞中，SO2克制Smad3-DNA联合活性，下调胶原表白；而在表白C64S渐变型Smad3的血管腻滑肌细胞中，SO2不影响Smad3的DNA联合活性以及胶原表白。在植物程度，研讨职员采取CRISPR-Cas9技术构建了Smad3 C64S敲入小鼠，赐与AngII诱导模子。成果显示，虽然AngII显着添加Samd3WT/WT小鼠和Smad3C64S/WT小鼠被动脉Smad3磷酸化，诱导胶原堆积、血管重构和造成，但只有在Samd3WT/WT小鼠中SO2可能逆转AngII诱导的这些效应，而在Smad3C64S/WT小鼠中，SO2不影响AngII诱导的上述效应。

总之，本文作者通过基因调控体内AAT1程度，证实了内源性SO2克制AngII诱导的血管重构和高血压。SO2通度日化H2O2，招致血管腻滑肌细胞卵白质组中半胱氨酸残基位点特同性的氧化还原变动。上述研讨进一步了提醒血管腻滑肌细胞起源的SO2次磺化修饰Samd3 C64，克制Smad3-DNA联合活性，终极克制AngII诱导的血管重构和高血压，发扬血管维护效应。上述成果提示，通过上调AAT1/SO2来调理Smad3次磺化能够是一种潜在的血管疾病临床干涉战略，而SO2和H2O2的互相作用能够为氧化还原旌旗灯号转导机制提供新的见解。(100yiyao.com）