S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶（GSNOR）调控吗啡镇痛耐受的分子机制

　　

　　近期，国际知名期刊《Redox Biology》发表了中国科学院生物物理研究所陈畅团队和中国科学院昆明动物研究所姚永刚团队合作完成的题为"S-nitrosoglutathione reductase alleviates morphine analgesic tolerance by restricting PKCα S-nitrosation"的研究论文。该研究利用S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶（S-nitrosoglutathione reductase,GSNOR）基因敲除小鼠和神经元中过表达GSNOR的小鼠，建立吗啡诱导的镇痛耐受小鼠模型，阐明了GSNOR通过调控蛋白激酶C（Protein kinase C-α，PKCα）的亚硝基化，影响PKCα的激酶活性，进而参与吗啡镇痛耐受的分子机制。

　　吗啡是临床上最有效和使用最广泛的镇痛剂，长期使用吗啡会导致耐受和成瘾等毒副作用，但吗啡镇痛耐受的作用机制目前尚未阐释清楚。GSNOR由ADH5基因编码，是乙醇脱氢酶（ADH）家族中的成员，可以调控多种蛋白的巯基亚硝基化修饰，参与多种生理和病理过程。前期，陈畅团队与姚永刚团队针对GSNOR靶点开展了一系列研究，发现GSNOR分别通过调控重要靶蛋白TBK1和CDK5的S-亚硝基化水平，在抗病毒天然免疫（Redox Biol,2021）和帕金森病（Free Radic Biol Med,2022）中发挥作用。近期，他们发现GSNOR可通过降低MAPK14蛋白亚硝基化修饰，从而抑制其活性及其介导的信号转导，在转录水平上调控NLRP3和IL-1β表达，进而调控NLRP3炎症小体活性（Cell Mol Immunol,2024）。

　　在本研究中，两个团队成员针对GSNOR在吗啡镇痛耐受中的作用，从分子、细胞和小鼠模型等多个层次开展了系统的合作研究，发现慢性吗啡注射诱导小鼠大脑皮层的GSNOR显著下降，总蛋白S-亚硝基化修饰水平显著升高。他们通过亚硝基化定量蛋白组学分析，发现GSNOR在吗啡镇痛耐受过程中调控PKCα蛋白的S-亚硝基化修饰水平。小鼠模型实验证实，吗啡注射诱导小鼠大脑皮层的PKCα的S-亚硝基修饰水平升高。进一步的研究表明，GSNOR可以调控PKCα蛋白的Cys78、Cys86和Cys132位点的S-亚硝基化修饰。PKCα亚硝基化修饰后，其激酶活性受到抑制，进而参与吗啡诱导的镇痛耐受。预先给小鼠注射GSNOR的抑制剂N6022或PKCα的抑制剂G06976，都能够促进吗啡诱导的小鼠镇痛耐受行为。多方面的实验证据表明，GSNOR在吗啡镇痛耐受中扮演重要角色，揭示了蛋白亚硝基化修饰调控吗啡镇痛耐受的新机制（图1）。

图1. 吗啡导致GSNOR水平下调，促进PKCα的S-蛋白亚硝基化，抑制其激酶活性，从而促进吗啡镇痛耐受行为

　　陈畅研究员、姚永刚研究员为论文的共同通讯作者，苏凌燕博士、焦利进博士、刘前进博士和乔新华博士为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金委、云南省和中国科学院等的资助。

　　文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231724002179

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（供稿：陈畅研究组）

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