分享一篇发表在Nature Chemical Biology的文章，本文的通讯作者是来自美国威斯康星大学麦迪逊分校营养科学系的Jing Fan教授，他主要研究免疫代谢。本文中作者报道了活性氮物种RNS共价修饰丙酮酸脱氢酶复合物的硫辛酸臂，抑制酶活性。
线粒体α-酮酸脱氢酶复合物是重要的酶家族，在代谢中起关键作用，它们的催化机制类似，涉及三个亚基的偶联反应。E1亚基使底物脱羧，并传递给E2亚基的硫辛酸臂，随后E2亚基利用CoA将底物转化为酰基CoA形式，随后E3亚基耦合NADH循环使硫辛酸臂氧还状态回到初始状态。（原文图4a）α-酮酸脱氢酶的调节非常重要，已有研究证明转录、翻译后修饰及代谢物驱动的调节过程，本文中作者证明活性氮物种的修饰可以调节α-酮酸脱氢酶。
首先，作者在丙酮酸脱氢酶和酮戊二酸脱氢酶中使用LPS和IFN-γ刺激，证明对酶的抑制是因为功能性硫辛酸臂缺失，同时产生一氧化氮的iNOS酶的表达及活性上升。（原文图1a，e）。使用抑制剂或者遗传学手段，将iNOS酶抑制或敲除，可以保护诱导的细胞中的酶活损失。（原文图2g前四道）再使用一氧化氮供体，逆转了抑制剂的保护作用，（原文图2g）这说明一氧化氮的产生导致功能性硫辛酸臂及酶活缺失。接下来作者研究了一氧化氮导致功能性硫辛酸臂缺失的分子机制，他们首先用小分子反应证明了还原态的硫辛酸可以与一氧化氮发生反应，有多种产物形式。（原文图3c）在肽段水平同样能产生这些修饰产物，而纯蛋白水平上，添加丙酮酸和CoA后，一氧化氮可以显著抑制酶活性，并导致功能性硫辛酸臂水平降低。（原文图3f）这说明一氧化氮可以引起酶活抑制，但需要硫辛酸臂保持还原态。
作者继续研究了一氧化氮修饰硫辛酸臂的细节，此前已经证明CoA可以与活性氮物种快速形成S-亚硝基-CoA（SNO-CoA），由于它与CoA的结构相似，作者猜想CoA辅助SNO-CoA有效结合E2亚基，并针对性地进行修饰。实验证明添加CoA可以与SNO-CoA竞争结合保护酶活性，但是需要20倍以上浓度，（原文图4d）且SNO-CoA的结合具有时间积累性，因此少量SNO-CoA即可引起显著抑制。作者还测试了其他结构的活性氮物种，最终证明关键的修饰结构为SNO-CoA。
总之，本文证明了一氧化氮共价修饰丙酮酸脱氢酶复合物的硫辛酸臂，抑制酶活性。本文揭示了活性氮物种和细胞代谢之间的新联系，对活性氮物种积累导致的病理研究有重要意义。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-022-01153-w
文章引用：DOI：10.1038/s41589-022-01153-w
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