左建儒研究组等揭示植物中一氧化氮调控选择性自噬的新机制

一氧化氮(nitric oxide; NO)是生物体内的一种重要信号分子，参与调控了众多生物学过程。NO发挥生理效应的主要方式是对特定靶蛋白上特异半胱氨酸残基进行翻译后修饰，这个过程称为S-亚硝基化修饰。细胞内NO的水平是决定S-亚硝基化修饰的主要因素之一。S-亚硝基谷胱甘肽(GSNO)是NO在体内的主要生物学活性形式，可被亚硝基化谷胱甘肽还原酶(GSNOR)不可逆分解。因此，高度保守的GSNOR是NO信号途径的主效调节因子。然而，GSNOR活性的调控机制知之甚少。

中国科学院遗传与发育生物学研究所左建儒研究组发现模式植物拟南芥中GSNOR1蛋白在低氧胁迫时发生选择性自噬降解的新机制。ATG8蛋白是自噬途径的关键调控蛋白，而靶蛋白中可以被ATG8识别的特异基序(AIM基序)决定了自噬的选择性。研究人员发现NO介导拟南芥GSNOR1蛋白Cys-10位点发生S-亚硝基化修饰引，诱导GSNOR1蛋白的局部构象变化，促使其AIM基序被暴露出来，进而介导其通过自噬途径被降解。NO介导GSNOR1的选择性自噬降解在种子萌发过程中正调控了植物对低氧胁迫的响应（见图示）。上述研究发现了NO、细胞自噬与低氧胁迫信号途径之间交互调控的新机制。

上述研究由左建儒研究组、中山大学肖仕研究组、中科院遗传发育所黄勋研究组、中国农业科学院水稻所王克剑研究组等合作完成。相关论文于2018年6月28日在Molecular Cell杂志在线发表。左建儒研究组博士后詹妮博士、已毕业博士研究生王春博士为该论文的共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金委、国家科技部、中国科学院以及植物基因组学国家重点实验室的资助。

图：一氧化氮与自噬途径互作调控植物对低氧胁迫响应的工作模型