北京大學第一醫(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）抑制血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cell, VSMC）增殖的新機制，發(fā)現(xiàn)H₂S通過過硫化修飾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。北京大學第一醫(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)病機制，既往研究表明H₂S可以通過化學修飾相應靶蛋白，發(fā)揮抑制細胞增殖的作用，但H₂S抑制VSMC增殖的機制尚未完全闡明。既往研究報道叉頭框轉(zhuǎn)錄因子（forkhead box1, FOXO1）可以參與細胞增殖調(diào)控，課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，H₂S通過抑制FOXO1磷酸化失活發(fā)揮舒張血管的效應。在本研究中，研究人員以大鼠胸主動脈VSMC（A7r5）為研究對象，以FOXO1為靶點，探索H₂S抑制VSMC增殖的分子機制，以期為高血壓和動脈粥樣硬化等血管損傷性疾病提供新的治療靶點。

內(nèi)源性硫化氫抑制血管平滑肌細胞增殖的過硫化修飾機制的示意圖

為了闡明內(nèi)源性H₂S對血管平滑肌細胞的調(diào)控機制，研究發(fā)現(xiàn)，H₂S可以通過FOXO1抑制內(nèi)皮素-1（endothelin-1, ET-1）誘導的細胞增殖，即當給予ET-1促進細胞增殖后，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，顯著抑制細胞增殖。

該研究通過對不同物種FOXO1序列比對分析發(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位點位于FOXO1的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)（421-655aa），同時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。為了揭示Cys457是否為H2S對FOXO1過硫化修飾的位點及其病理生理意義，研究結(jié)果顯示，在轉(zhuǎn)染野生型FOXO1質(zhì)粒的VSMC和293T細胞中，H₂S顯著增加FOXO1的過硫化修飾，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細胞中，H₂S不能再對FOXO1蛋白產(chǎn)生過硫化修飾效應；H₂S能抑制轉(zhuǎn)染野生型FOXO1質(zhì)粒的VSMC中ET-1誘導的FOXO1磷酸化和出核及細胞增殖的效應，但不能抑制轉(zhuǎn)染FOXO1 C457S突變質(zhì)粒的細胞中ET-1的上述效應。上述結(jié)果提示，H₂S對FOXO1的Cys457過硫化修飾可能介導其復活FOXO1轉(zhuǎn)錄活性，抑制VSMC增殖效應。

綜上所述，這項研究發(fā)現(xiàn)H₂S通過過硫化修飾轉(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的VSMC增殖。揭示了氣體信號分子H₂S抑制VSMC增殖的蛋白翻譯后修飾新機制。研究結(jié)果不僅深化了H₂S抑制VSMC增殖的機制，同時為高血壓、肺動脈高壓、動脈粥樣硬化等血管損傷性疾病的預防和臨床治療提供了新思路。

來源：北大醫(yī)院