在心血管疾病的復(fù)雜發(fā)病機制中，蛋白S-亞硝基化正逐漸展現(xiàn)出其獨特的調(diào)控作用。S-亞硝基化是一種重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾方式，通過改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，參與多種生理和病理過程。在心血管疾病中，蛋白S-亞硝基化的作用尤為突出。它不僅參與了血管平滑肌細(xì)胞的增殖、遷移和凋亡，還影響了心肌細(xì)胞的收縮和舒張功能。近年來，主動脈瘤和夾層作為心血管疾病中的嚴(yán)重并發(fā)癥，其發(fā)病機制一直備受醫(yī)學(xué)界關(guān)注。2024年2月15日，江蘇省心腦血管藥物重點實驗室主任季勇教授在Circulation上在線發(fā)表了題為“S-Nitrosylation of Septin2 Exacerbates Aortic Aneurysm and Dissection by Coupling the TIAM1-RAC1 Axis in Macrophages”，文章采用生物素交換法結(jié)合液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法鑒定并論證了Septin2的SNO（SNO-Septin2）在主動脈瘤和夾層發(fā)展中的作用，為心血管疾病的治療帶來新思路，具有廣闊的應(yīng)用前景。

英文標(biāo)題：S-Nitrosylation of Septin2 Exacerbates Aortic Aneurysm and Dissection by Coupling the TIAM1-RAC1 Axis in Macrophages（Circulation，IF=37.80，2024）

中文標(biāo)題：巨噬細(xì)胞中Septin2的S-亞硝基化通過偶聯(lián)TIAM1-RAC1軸加重主動脈瘤和夾層

研究材料：人源及鼠源主動脈組織

組學(xué)技術(shù)：S-亞硝基化修飾組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白IP-MS

一、主要研究結(jié)果

01.SNO-Septin2在主動脈瘤和夾層中升高

為了評估SNO在主動脈瘤和夾層中的作用，使用生物素交換程序和液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析對接受主動脈夾層手術(shù)的患者和注射了AngII的 Apoe -/-小鼠的主動脈進行了無偏篩選。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了7種S-亞硝基化的蛋白質(zhì)，其中主動脈夾層患者的主動脈樣本及外周血單核細(xì)胞中SNO-Septin2水平顯著升高，在注射了AngII的 Apoe -/- 小鼠的主動脈中同樣顯著升高，并且通過質(zhì)譜鑒定及點突變小鼠確定Cys11是Septin2的SNO位點（圖1）。

圖1. 在主動脈瘤和夾層中，Septin2的SNO明顯升高

02.SNO-Septin2加重AngII誘導(dǎo)的主動脈瘤

為了研究SNO-Septin2在主動脈瘤中的作用，將雄性 Apoe -/-Sept2C111A小鼠和雄性 Apoe -/- 幼崽灌注Ang II 28天。 大體檢查顯示，Cys111突變顯著減輕了Ang II誘導(dǎo)小鼠腹主動脈腎上區(qū)腔內(nèi)擴張，并降低了主動脈瘤的發(fā)生率。 經(jīng)腹超聲成像和死后測量發(fā)現(xiàn)，Cys111突變導(dǎo)致腹主動脈直徑減小，沒有出現(xiàn)復(fù)雜的主動脈瘤表現(xiàn)，形態(tài)學(xué)觀察顯示Cys111突變顯著減少了主動脈介質(zhì)變性/夾層和腔內(nèi)血栓。 免疫熒光顯示Cys111突變小鼠總體基質(zhì)金屬肽酶(MMP)活性降低，巨噬細(xì)胞浸潤減少。 以上結(jié)果表明抑制SNO-Septin2可以防止主動脈瘤的發(fā)展（圖2）。

圖2.Cys111突變的Septin2減輕主動脈瘤

03.巨噬細(xì)胞Cys111突變抑制SNO-Septin2，并通過限制血管炎癥和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）降解緩解主動脈瘤

在巨噬細(xì)胞中，Septin2的Cys111突變顯著降低了主動脈瘤的嚴(yán)重程度，限制了彈性蛋白的降解，降低了整體MMP活性和主動脈瘤病變中巨噬細(xì)胞的募集。為了探索SNO-Septin2在巨噬細(xì)胞中作用與主動脈瘤發(fā)育的分子機制，采集了兩組經(jīng)Ang II灌注28天的小鼠主動脈組織進行RNA測序分析，以確定SNO-Septin2在巨噬細(xì)胞中引起的轉(zhuǎn)錄組變化。基因本體富集分析顯示，SNO-Septin2參與炎癥反應(yīng)和ECM降解。此外，觀察到Cys111突變引起小鼠主動脈組織中多種炎癥因子的減少，包括腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、白細(xì)胞介素(IL)-6、IL-1β、MMP8和MMP9。為了驗證這些結(jié)果，定量聚合酶鏈反應(yīng)和ELISA表明， Apoe -/-小鼠巨噬細(xì)胞中的Cys111突變顯著降低炎癥因子，包括TNF-α、IL-6、IL-1β和MMP9，但不降低MMP8。免疫熒光檢測證實巨噬細(xì)胞Cys111突變導(dǎo)致主動脈組織MMP9降低。總的來說，骨髓移植研究表明巨噬細(xì)胞中的Cys111突變在主動脈瘤的發(fā)展中起保護作用（圖3）。

圖3.巨噬細(xì)胞中Cys111突變抑制SNO-Septin2，通過限制血管炎癥和細(xì)胞外基質(zhì)降解來緩解主動脈瘤

04.Septin2的Cys111突變通過RAC1/NF-κB通路減輕巨噬細(xì)胞炎癥和MMP9表達(dá)

接下來，分離Sept2C111A 小鼠和Sept2WT 小鼠的骨髓來源巨噬細(xì)胞（BMDMs），用TNF-α處理并進行RNA測序分析。KEGG富集顯示SNO-Septin2影響巨噬細(xì)胞NF-κB信號通路。為明確SNO-Septin2調(diào)控NF-κB信號通路的機制，采用共免疫沉淀-質(zhì)譜法篩選Septin2的相互作用蛋白，對129個結(jié)合蛋白進行Reactome通路分析，結(jié)果顯示SNO-Septin2參與Rho GTPase信號傳導(dǎo)，其中表征最好的Rho GTPase包括RAC1、Cdc42及RhoA。Septin2的Cys111突變顯著抑制了RAC1的激活，這表明SNO-Septin2介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞活化依賴于RAC1的活化（圖4）。

圖4.亞硝基化Septin2通過RAC1/NF-κB途徑誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞炎癥和遷移

二、小 結(jié)

Septin2作為一種重要的細(xì)胞骨架蛋白，在巨噬細(xì)胞中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，當(dāng)其受到S-亞硝基化修飾時，其結(jié)構(gòu)和功能可能發(fā)生改變，進而影響細(xì)胞的正常生理功能。這種修飾可能導(dǎo)致巨噬細(xì)胞在主動脈壁中的行為異常，促進炎癥反應(yīng)和血管壁結(jié)構(gòu)的破壞。與此同時，TIAM1-RAC1軸作為細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要通路，與血管壁的穩(wěn)定性和重塑密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Septin2經(jīng)歷S-亞硝基化后，其與TIAM1-RAC1軸的偶聯(lián)作用增強，可能進一步加劇血管壁的損傷和重塑過程。這一發(fā)現(xiàn)為我們理解主動脈瘤和夾層的發(fā)病機制提供了新的視角。

三、拜譜小結(jié)

巨噬細(xì)胞中的Septin2蛋白在經(jīng)歷S-亞硝基化修飾后，通過與TIAM1-RAC1軸的偶聯(lián)，可能加劇主動脈瘤和夾層的發(fā)生風(fēng)險。對于這一機制的深入研究，將有助于我們更好地預(yù)防和治療這些心血管疾病。未來，通過深入研究巨噬細(xì)胞中Septin2的S-亞硝基化過程以及其與TIAM1-RAC1軸的相互作用，有望為開發(fā)新的治療策略提供理論依據(jù)。拜譜生物作為一家國內(nèi)領(lǐng)先的多組學(xué)公司，在半胱氨酸氧化還原修飾領(lǐng)域組積累了豐富的項目經(jīng)驗，成功助力Nature文章發(fā)表，可提供棕櫚?；喯趸?、谷胱甘肽化、次磺酸化、硫巰基化、Total 氧化還原、游離巰基蛋白質(zhì)組學(xué)檢測服務(wù)，歡迎致電咨詢！

參考文獻(xiàn)：

Zhang Y, Zhang H, Zhao S, Qi Z, He Y, Zhang X, Wu W, Yan K, Hu L, Sun S, Tang X, Zhou Q, Chen F, Gu A, Wang L, Zhang Z, Yu B, Wang D, Han Y, Xie L, Ji Y. S-Nitrosylation of Septin2 Exacerbates Aortic Aneurysm and Dissection by Coupling the TIAM1-RAC1 Axis in Macrophages. Circulation. 2024 Feb 15. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.123.066404.