分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章“Uncovering the Mechanism of Protein Sulfination in Regulating Atherosclerotic Plaque Calcification via Fluorescence Imaging”。本文通讯作者是来自山东师范大学的唐波教授、高雯教授和李广涵老师，其中那第一通讯作者唐波教授的研究方向是荧光探针的开发和生物应用。本篇文章主要探讨了蛋白质亚磺酸化在调节动脉粥样硬化斑块钙化过程中的机制，并通过荧光成像技术来揭示这一生物学现象。

动脉粥样硬化是心血管疾病的重要因素之一。氧化应激压力是动脉粥样硬化斑块钙化形成的重要因素，而过量的活性氧（ROS）会在半胱氨酸巯基上形成氧化修饰，导致蛋白质功能和氧化还原信号输出的改变，在动脉粥样硬化中起到重要调节作用。因此在本文中，作者希望通过深入研究蛋白质半胱氨酸氧化尤其是亚磺酸化（-SO2H）对这一过程的影响，通过荧光成像技术在活体内进行动态、实时的观察和分析。

本工作的核心是新开发了一种“turn-on”型的荧光探针Z-1，该探针与蛋白质半胱氨酸氧化形成的的亚磺酸反应后，其结构分裂为两部分，其中游离的部分结构会产生荧光信号，即可表征细胞中Cys-SO2H的水平。在实验中，作者证实了香烟烟雾 （CSE） 可在细胞中诱导过量的氧化应激，上调细胞内Cys-SO2H水平，引起细胞钙化。

考虑到Keap1-Nrf2 通路是对氧化应激的细胞保护反应的主要调节因子，作者通过体外实验证实了CSE会引起Keap1上的Cys-SO2H修饰，LC-MS/MS结果与荧光信号强度的趋势一致。而通过对Keap1-Nrf2通路中蛋白在CSE等处理条件下表达量的变化，提出了CSE 促进血管斑块钙化的作用通路：CSE引起细胞内氧化压力上升，Keap1上发生Cys-SO2H修饰，引起Nrf2泛素化和降解，表达量下调。Keap1/Nrf2 系统的失调使NF-κB通路处于持续活跃状态，NF-κB的核易位显着增加了转录因子Runx-2的总表达水平和核水平，促进血管平滑肌细胞钙化。

随后，作者在动物模型中进一步验证了Z-1响应Cys-SO2H信号与动脉粥样硬化的关系，CSE处理的高脂小鼠模型中动脉粥样硬化病变面积显著增加，而Z-1是检测组织板块内Cys-SO2H和反映斑块钙化的有力工具。

总的来说，本文开发了一种新的探针Z-1，通过荧光成像技术阐明了ROS介导的信号通路与氧化蛋白修饰相关的信号通路在动脉粥样硬化斑块钙化中的作用，并为动脉粥样硬化治疗的潜在靶点提供了新见解。

本文作者：FTY

责任编辑：MB

DOI：10.1021/acs.analchem.4c06871

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c06871