近期，国际知名期刊Redox Biology发表了 姚永刚团队和中国科学院生物物理研究所陈畅团队合作完成的题为“S-nitrosoglutathione reductase alleviates morphine analgesic tolerance by restricting PKCα S-nitrosation”的研究论文。该研究利用S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶（S-nitrosoglutathione reductase, GSNOR）基因敲除小鼠和神经元中过表达GSNOR的小鼠，建立吗啡诱导的镇痛耐受小鼠模型，阐明了GSNOR通过调控蛋白激酶C（Protein kinase C-α，PKCα）的亚硝基化，影响PKCα的激酶活性，进而参与吗啡镇痛耐受的分子机制。

吗啡是临床上最有效和使用最广泛的镇痛剂，长期使用吗啡会导致耐受和成瘾等毒副作用，但吗啡镇痛耐受的作用机制目前尚未阐释清楚。GSNOR由ADH5基因编码，是乙醇脱氢酶（ADH）家族中的成员，可以调控多种蛋白的巯基亚硝基化修饰，参与多种生理和病理过程。前期，姚永刚团队与陈畅团队，针对GSNOR靶点开展了一系列研究，发现GSNOR分别通过调控重要靶蛋白TBK1和CDK5的S-亚硝基化水平，在抗病毒天然免疫（Redox Biol, 2021）和帕金森病（Free Radic Biol Med, 2022）中发挥作用。近期，他们发现GSNOR可通过降低MAPK14蛋白亚硝基化修饰，从而抑制其活性及其介导的信号转导，在转录水平上调控NLRP3和IL-1β表达，进而调控NLRP3炎症小体活性（Cell Mol Immunol, 2024）。

在本研究中，两个团队成员针对GSNOR在吗啡镇痛耐受中的作用，从分子、细胞和小鼠模型等多个层次开展了系统的合作研究，发现慢性吗啡注射诱导小鼠大脑皮层的GSNOR显著下降，总蛋白S-亚硝基化修饰水平显著升高。他们通过亚硝基化定量蛋白组学分析，发现GSNOR在吗啡镇痛耐受过程中调控PKCα蛋白的S-亚硝基化修饰水平。小鼠模型实验证实，吗啡注射诱导小鼠大脑皮层的PKCα的S-亚硝基修饰水平升高。进一步的研究表明，GSNOR可以调控PKCα蛋白的Cys78、Cys86和Cys132位点的S-亚硝基化修饰。PKCα亚硝基化修饰后，其激酶活性受到抑制，进而参与吗啡诱导的镇痛耐受。预先给小鼠注射GSNOR的抑制剂N6022或PKCα的抑制剂G06976，都能够促进吗啡诱导的小鼠镇痛耐受行为。多方面的实验证据表明，GSNOR在吗啡镇痛耐受中扮演重要角色，揭示了蛋白亚硝基化修饰调控吗啡镇痛耐受的新机制（图1）。

姚永刚研究员与陈畅研究员为共同通讯作者，苏凌燕博士、焦利进博士、刘前进博士和乔新华博士为该论文的共同第一作者。

上述研究得到国家自然科学基金、云南省和中国科学院等的资助。

论文全文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231724002179

图1. 吗啡导致GSNOR水平下调，促进PKCα的S-蛋白亚硝基化，抑制其激酶活性，从而促进吗啡镇痛耐受行为