Science Signaling：首次！老鼠大脑皮层神经元中S-亚硝基化核蛋白的蛋白质组学分析
神经元调控基因表达，以回应外部信号，从而促使大脑的发育、认知和学习的形成，同时能够处理调控系统生理功能的刺激【1】。
转录后修饰（PTMs）调节蛋白质的丰度、定位及功能。S-硝基化（S-nitrosation，SNO）是一种典型的氧化还原依赖的蛋白质PTMs【2-3】。
在啮齿动物大脑中，神经元NO合成酶（负责神经元NO的生成）的表达受到调控，并在胚胎发育中晚期达到最高值【4】。PTMs，如SNO、NO半偶族与半胱氨酸硫醇的共价结合（covalent attachment of a nitric oxide (NO) moiety to cysteine thiols）会促进这种信号到基因的交流【1】。
在大脑皮层神经发育过程中，基因转录需要依赖于组蛋白脱乙酰酶2（histone deacetylase 2，HDAC2）的SNO，虽然到目前为止已有超过3000种的S-亚硝基化蛋白（S-nitrosylated proteins，SNO-Ps）被鉴定，但其中只有极少数SNO-Ps属于S-亚硝基化核蛋白【5-6】。
2018年7月3日，伦敦大学学院分子细胞生物学医学研究委员会实验室和意大利卡坦扎罗大学实验和临床医学系的合作团队，将他们的最新一项突破性研究成果以Proteomic analysis of S-nitrosylated nuclear proteins in rat cortical neurons为题发表在Science Signaling上【1】。
在论文中，研究者们应用亚硝基硫醇树脂辅助捕获技术（S-nitrosothiol resin-assisted capture，SNORAC），从老鼠胚胎皮质神经元提取NO核样本（NO donor-treated nuclear），并进行蛋白组学分析。共发现614种SNO核蛋白，其中，有131种属于之前在任何体系中没有被检测的，有555种属于SNO的靶位在神经元中未被鉴定的(Fig.1, 2)。
研究者又发现,在所有位点中，有59%的位点属于SNO靶位，并且在这些位点中，有33%的位点为含有单一赖氨酸的结构域（motifs）(Fig.2, 3)。
Fig.1 Identification of S-nitrosylated nuclear proteins using SNORAC.
Fig. 2 S-nitrosylation of CREB and RBBP7 in cortical neurons.
Fig.3 Lysine motifs regulate S-nitrosylation.
此外，研究者发现，赖氨酸结构域对于促进HDAC2的SNO和MBD3蛋白（methyl-CpG binding protein 3，甲基CpG结合蛋白3）的表达是必需的(Fig.3,4)。同时，在大脑皮层神经元培养过程中，发现组蛋白结合蛋白RBBP7的SNO对神经元树突形成（dendritogenesis）也是必需的，神经元树突形成对大脑的发育和体内的神经元功能起到至关重要的作用(Fig.5)。
Fig.4 Identification of CREB and RBBP7 SNO sites.
Fig.5 S-nitrosylation of RBBP7 regulates dendritogenesis.
综上，研究者阐明了核蛋白的SNO在神经元的具体特征，并且鉴定了SNO结构域，这些结构域或许含有NO信号传递的其他靶位。此项研究成果有助于进一步探索SNO在神经元发育过程中的作用。
Major References
【1】J. G. Smith, S. G. Aldous, C. Andreassi, G. Cuda, M. Gaspari, A. Riccio, Proteomic analysis of S-nitrosylated nuclear proteins in rat cortical neurons. Sci. Signal. 11, eaar3396 (2018).
【2】D. T. Hess, A. Matsumoto, S.-O. Kim, H. E. Marshall, J. S. Stamler, Protein S-nitrosylation: Purview and parameters. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6, 150–166 (2005).
【3】N. Gould, P.-T. Doulias, M. Tenopoulou, K. Raju, H. Ischiropoulos, Regulation of protein function and signaling by reversible cysteine S-nitrosylation. J. Biol. Chem. 288, 26473–26479 (2013).
【4】D. S. Bredt, S. H. Snyder, Transient nitric oxide synthase neurons in embryonic cerebral cortical plate, sensory ganglia, and olfactory epithelium. Neuron 13, 301–313 (1994).
【5】A. Nott, P. M. Watson, J. D. Robinson, L. Crepaldi, A. Riccio, S-nitrosylation of histone deacetylase 2 induces chromatin remodelling in neurons. Nature 455, 411–415 (2008).
【6】S.-i. Okamoto, T. Nakamura, P. Cieplak, S. F. Chan, E. Kalashnikova, L. Liao, S. Saleem, X. Han, A. Clemente, A. Nutter, S. Sances, C. Brechtel, D. Haus, F. Haun, S. Sanz-Blasco, X. Huang, H. Li, J. D. Zaremba, J. Cui, Z. Gu, R. Nikzad, A. Harrop, S. R. McKercher, A. Godzik, J. R. Yates III, S. A. Lipton, S-nitrosylation-mediated redox transcriptional switch modulates neurogenesis and neuronal cell death. Cell Rep. 8, 217–228 (2014).
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