一氧化氮 (nitric oxide; NO) 是生物體內(nèi)的一種重要信號分子，參與調(diào)控了眾多生物學(xué)過程。NO 發(fā)揮生理效應(yīng)的主要方式是對特定靶蛋白上特異半胱氨酸殘基進(jìn)行翻譯后修飾，這個(gè)過程稱為 S - 亞硝基化修飾。細(xì)胞內(nèi) NO 的水平是決定 S - 亞硝基化修飾的主要因素之一。S- 亞硝基谷胱甘肽 (GSNO) 是 NO 在體內(nèi)的主要生物學(xué)活性形式，可被亞硝基化谷胱甘肽還原酶 (GSNOR) 不可逆分解。因此，高度保守的 GSNOR 是 NO 信號途徑的主效調(diào)節(jié)因子。然而，GSNOR 活性的調(diào)控機(jī)制知之甚少。 

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所左建儒研究組發(fā)現(xiàn)模式植物擬南芥中 GSNOR1 蛋白在低氧脅迫時(shí)發(fā)生選擇性自噬降解的新機(jī)制。ATG8 蛋白是自噬途徑的關(guān)鍵調(diào)控蛋白，而靶蛋白中可以被 ATG8 識別的特異基序 (AIM 基序) 決定了自噬的選擇性。研究人員發(fā)現(xiàn) NO 介導(dǎo)擬南芥 GSNOR1 蛋白 Cys-10 位點(diǎn)發(fā)生 S - 亞硝基化修飾引，誘導(dǎo) GSNOR1 蛋白的局部構(gòu)象變化，促使其 AIM 基序被暴露出來，進(jìn)而介導(dǎo)其通過自噬途徑被降解。NO 介導(dǎo) GSNOR1 的選擇性自噬降解在種子萌發(fā)過程中正調(diào)控了植物對低氧脅迫的響應(yīng)（見圖示）。上述研究發(fā)現(xiàn)了 NO、細(xì)胞自噬與低氧脅迫信號途徑之間交互調(diào)控的新機(jī)制。 

上述研究由左建儒研究組、中山大學(xué)肖仕研究組、中科院遺傳發(fā)育所黃勛研究組、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻所王克劍研究組等合作完成。相關(guān)論文于 2018 年 6 月 28 日在 Molecular Cell 雜志在線發(fā)表。左建儒研究組博士后詹妮博士、已畢業(yè)博士研究生王春博士為該論文的共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、國家科技部、中國科學(xué)院以及植物基因組學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助。 

圖：一氧化氮與自噬途徑互作調(diào)控植物對低氧脅迫響應(yīng)的工作模型