近期，國際知名期刊Redox Biology發(fā)表了中國科學院昆明動物研究所姚永剛團隊和中國科學院生物物理研究所陳暢團隊合作完成的題為“S-nitrosoglutathione reductase alleviates morphine analgesic tolerance by restricting PKCα?S-nitrosation”的研究論文。該研究利用S-亞硝基化谷胱甘肽還原酶（S-nitrosoglutathione reductase, GSNOR）基因敲除小鼠和神經(jīng)元中過表達GSNOR的小鼠，建立嗎啡誘導的鎮(zhèn)痛耐受小鼠模型，闡明了GSNOR通過調(diào)控蛋白激酶C（Protein kinase C-α，PKCα）的亞硝基化，影響PKCα的激酶活性，進而參與嗎啡鎮(zhèn)痛耐受的分子機制。
嗎啡是臨床上最有效和使用最廣泛的鎮(zhèn)痛劑，長期使用嗎啡會導致耐受和成癮等毒副作用，但嗎啡鎮(zhèn)痛耐受的作用機制目前尚未闡釋清楚。GSNOR由ADH5基因編碼，是乙醇脫氫酶（ADH）家族中的成員，可以調(diào)控多種蛋白的巰基亞硝基化修飾，參與多種生理和病理過程。前期，姚永剛團隊與陳暢團隊，針對GSNOR靶點開展了一系列研究，發(fā)現(xiàn)GSNOR分別通過調(diào)控重要靶蛋白TBK1和CDK5的S-亞硝基化水平，在抗病毒天然免疫（Redox Biol, 2021）和帕金森病（Free Radic Biol Med, 2022）中發(fā)揮作用。近期，他們發(fā)現(xiàn)GSNOR可通過降低MAPK14蛋白亞硝基化修飾，從而抑制其活性及其介導的信號轉(zhuǎn)導，在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控NLRP3和IL-1β表達，進而調(diào)控NLRP3炎癥小體活性（Cell Mol Immunol, 2024）。
在本研究中，兩個團隊成員針對GSNOR在嗎啡鎮(zhèn)痛耐受中的作用，從分子、細胞和小鼠模型等多個層次開展了系統(tǒng)的合作研究，發(fā)現(xiàn)慢性嗎啡注射誘導小鼠大腦皮層的GSNOR顯著下降，總蛋白S-亞硝基化修飾水平顯著升高。他們通過亞硝基化定量蛋白組學分析，發(fā)現(xiàn)GSNOR在嗎啡鎮(zhèn)痛耐受過程中調(diào)控PKCα蛋白的S-亞硝基化修飾水平。小鼠模型實驗證實，嗎啡注射誘導小鼠大腦皮層的PKCα的S-亞硝基修飾水平升高。進一步的研究表明，GSNOR可以調(diào)控PKCα蛋白的Cys78、Cys86和Cys132位點的S-亞硝基化修飾。PKCα亞硝基化修飾后，其激酶活性受到抑制，進而參與嗎啡誘導的鎮(zhèn)痛耐受。預先給小鼠注射GSNOR的抑制劑N6022或PKCα的抑制劑G06976，都能夠促進嗎啡誘導的小鼠鎮(zhèn)痛耐受行為。多方面的實驗證據(jù)表明，GSNOR在嗎啡鎮(zhèn)痛耐受中扮演重要角色，揭示了蛋白亞硝基化修飾調(diào)控嗎啡鎮(zhèn)痛耐受的新機制（圖1）。
姚永剛研究員與陳暢研究員為共同通訊作者，蘇凌燕博士、焦利進博士、劉前進博士和喬新華博士為該論文的共同第一作者。
上述研究得到國家自然科學基金、云南省和中國科學院等的資助。
論文全文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231724002179
圖1.?嗎啡導致GSNOR水平下調(diào)，促進PKCα的S-蛋白亞硝基化，抑制其激酶活性，從而促進嗎啡鎮(zhèn)痛耐受行為
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