北京大學(xué)第一醫(yī)院及湖北省武漢市兒童醫(yī)院相關(guān)研究人員于今年上半年在Journal of Advanced Research（IF: 10.5）發(fā)表題為“Persulfidation of transcription factor FOXO1 at cysteine 457: A novel mechanism by which H₂S inhibits vascular smooth muscle cell proliferation”的研究論文，揭示了硫化氫（hydrogen sulfide, H₂S）抑制血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cell, VSMC）增殖的新機(jī)制，發(fā)現(xiàn)H₂S通過(guò)過(guò)硫化修飾FOXO1第457位半胱氨酸抑制VSMC增殖。研究結(jié)果不僅深化了H₂S在心血管穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)調(diào)控中的重要意義，更重要的是為高血壓或動(dòng)脈粥樣硬化等血管損傷性疾病的抗血管重構(gòu)治療策略提供了新的研究思路及靶點(diǎn)。北京大學(xué)第一醫(yī)院兒科田小雨博士和湖北省武漢市兒童醫(yī)院周丹、張勇醫(yī)師為本文共同第一作者，北京大學(xué)第一醫(yī)院兒科杜軍保教授、金紅芳教授和黃婭茜副教授為本文共同通訊作者。

論文截圖

VSMC異常增殖參與多種血管損傷性疾病的發(fā)病機(jī)制，既往研究表明H₂S可以通過(guò)化學(xué)修飾相應(yīng)靶蛋白，發(fā)揮抑制細(xì)胞增殖的作用，但H₂S抑制VSMC增殖的機(jī)制尚未完全闡明。既往研究報(bào)道叉頭框轉(zhuǎn)錄因子（forkhead box1, FOXO1）可以參與細(xì)胞增殖調(diào)控，課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，H₂S通過(guò)抑制FOXO1磷酸化失活發(fā)揮舒張血管的效應(yīng)。在本研究中，研究人員以大鼠胸主動(dòng)脈VSMC（A7r5）為研究對(duì)象，以FOXO1為靶點(diǎn)，探索H₂S抑制VSMC增殖的分子機(jī)制，以期為高血壓和動(dòng)脈粥樣硬化等血管損傷性疾病提供新的治療靶點(diǎn)。

內(nèi)源性硫化氫抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖的過(guò)硫化修飾機(jī)制的示意圖

為了闡明內(nèi)源性H₂S對(duì)血管平滑肌細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)，H₂S可以通過(guò)FOXO1抑制內(nèi)皮素-1（endothelin-1, ET-1）誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖，即當(dāng)給予ET-1促進(jìn)細(xì)胞增殖后，再給予H₂S的供體NaHS能夠阻斷ET-1所致的磷酸化FOXO1水平的增加，抑制FOXO1由核向胞漿內(nèi)轉(zhuǎn)移，顯著抑制細(xì)胞增殖。

該研究通過(guò)對(duì)不同物種FOXO1序列比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXO1分子的第457位半胱氨酸（cysteine 457, Cys457）在不同物種間高度保守，Cys457位點(diǎn)位于FOXO1的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)（421-655aa），同時(shí)Cys457也位于與Nemo樣激酶（NLK）相互作用的FOXO1功能域（283-563aa）。上述研究表明，Cys457是調(diào)控FOXO1活性的重要位點(diǎn)。為了揭示Cys457是否為H2S對(duì)FOXO1過(guò)硫化修飾的位點(diǎn)及其病理生理意義，研究結(jié)果顯示，在轉(zhuǎn)染野生型FOXO1質(zhì)粒的VSMC和293T細(xì)胞中，H₂S顯著增加FOXO1的過(guò)硫化修飾，在轉(zhuǎn)染C457S（FOXO1第457位半胱氨酸突變?yōu)榻z氨酸）FOXO1質(zhì)粒的VSMC和293T細(xì)胞中，H₂S不能再對(duì)FOXO1蛋白產(chǎn)生過(guò)硫化修飾效應(yīng)；H₂S能抑制轉(zhuǎn)染野生型FOXO1質(zhì)粒的VSMC中ET-1誘導(dǎo)的FOXO1磷酸化和出核及細(xì)胞增殖的效應(yīng)，但不能抑制轉(zhuǎn)染FOXO1 C457S突變質(zhì)粒的細(xì)胞中ET-1的上述效應(yīng)。上述結(jié)果提示，H₂S對(duì)FOXO1的Cys457過(guò)硫化修飾可能介導(dǎo)其復(fù)活FOXO1轉(zhuǎn)錄活性，抑制VSMC增殖效應(yīng)。

綜上所述，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)H₂S通過(guò)過(guò)硫化修飾轉(zhuǎn)錄因子FOXO1第457位半胱氨酸，抑制FOXO1磷酸化依賴的FOXO1通路失活，阻斷促增殖因子誘導(dǎo)的VSMC增殖。揭示了氣體信號(hào)分子H₂S抑制VSMC增殖的蛋白翻譯后修飾新機(jī)制。研究結(jié)果不僅深化了H₂S抑制VSMC增殖的機(jī)制，同時(shí)為高血壓、肺動(dòng)脈高壓、動(dòng)脈粥樣硬化等血管損傷性疾病的預(yù)防和臨床治療提供了新思路。

來(lái)源：北大醫(yī)院