p22phox通过保护SERCA2a免受氧化降解在压力超负荷性心力衰竭中的关键作用

本研究揭示了NADPH氧化酶组分p22phox在心力衰竭中的非经典功能。研究人员发现p22phox通过直接结合SERCA2a（肌浆网钙ATP酶2a），保护其关键半胱氨酸残基（Cys498）免受氧化修饰，从而阻止E3泛素连接酶Smurf1/Hrd1介导的蛋白酶体降解。该发现为心力衰竭治疗提供了新靶点，发表于《Nature Cardiovascular Research》。

　　

心脏收缩功能依赖于肌浆网钙离子循环的精密调控，其中SERCA2a（肌浆网/内质网钙ATP酶2a）起着核心作用。在心力衰竭患者中，SERCA2a的表达和活性下降是导致心脏收缩功能障碍的关键因素。尽管通过腺相关病毒递送SERCA2a的基因治疗在动物模型中显示出疗效，但人类临床试验结果却不尽如人意。这表明存在复杂的翻译后调控机制影响SERCA2a的稳定性。与此同时，氧化应激被认为是心力衰竭进展的重要驱动因素，但特定亚细胞区室（如内质网）的氧化还原调控机制仍不清楚。

研究人员通过蛋白质组学分析发现，NADPH氧化酶组分p22^phox与SERCA2a存在直接相互作用。构建心肌细胞特异性p22^phox敲除小鼠（p22^phox cKO）后，发现这些小鼠在压力超负荷（通过主动脉缩窄术TAC诱导）后表现出更严重的心功能不全、纤维化和死亡率。机制研究表明，p22^phox缺失导致SERCA2a的Cys498氧化增加，进而促进E3泛素连接酶Smurf1和Hrd1介导的蛋白酶体降解。通过构建SERCA2a-C498S基因敲入小鼠，研究人员证实阻断这一氧化位点可保护心脏功能。该研究发表于《Nature Cardiovascular Research》，揭示了p22^phox在维持SERCA2a稳定性中的非经典功能，为心力衰竭治疗提供了新思路。

关键技术方法包括：1）构建心肌细胞特异性p22^phox敲除小鼠和SERCA2a-C498S基因敲入小鼠；2）通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）鉴定p22^phox相互作用蛋白；3）使用ER靶向的HyPer荧光探针检测内质网特异性氧化应激；4）通过生物素化碘乙酰胺（BIAM）标记分析半胱氨酸氧化状态；5）人类心脏样本来自扩张型心肌病（DCM）和缺血性心肌病（ICM）患者。

p22^phox在衰竭心脏和压力超负荷心肌细胞中上调

研究发现人类扩张型和缺血性心肌病患者心脏中p22^phox表达显著增加。小鼠主动脉缩窄术（TAC）模型也显示心肌细胞中p22^phox在mRNA和蛋白水平上的上调。

p22^phox cKO小鼠在压力超负荷下心功能恶化

心肌细胞特异性敲除p22^phox的小鼠在基线状态下表现正常，但在TAC后出现更严重的左心室扩张、收缩功能下降和肺充血。这些小鼠还表现出对多巴酚丁胺的正性肌力反应减弱，存活率显著降低。

p22^phox与SERCA2a直接相互作用

LC-MS/MS分析鉴定出SERCA2a是p22^phox在心脏中最丰富的结合伴侣。免疫共沉淀和邻近连接实验（PLA）证实两者在内源性条件下存在直接相互作用。结构域分析表明p22^phox主要与SERCA2a的核苷酸结合域（N-domain）和磷酸化域（P-domain）结合。

p22^phox调控SERCA2a蛋白稳定性

尽管SERCA2a mRNA水平未受影响，但p22^phox敲除导致SERCA2a蛋白水平显著降低。腺相关病毒AAV9介导的SERCA2a过表达可挽救p22^phox cKO小鼠的心功能不全，证实SERCA2a下调是表型的关键介质。

p22^phox保护SERCA2a免受氧化降解

p22^phox缺失导致SERCA2a半胱氨酸氧化增加，特别是Cys498位点。氧化修饰促进Smurf1和Hrd1 E3泛素连接酶的结合，导致蛋白酶体依赖性降解。SERCA2a-C498S突变可抵抗氧化并保持稳定。

人类心力衰竭中SERCA2a与E3连接酶的负相关

人类衰竭心脏样本显示SERCA2a蛋白水平降低，同时Smurf1和Hrd1表达增加，验证了小鼠模型中的发现。

该研究首次揭示了p22^phox在保护SERCA2a免受氧化降解中的非经典功能。不同于其已知的NADPH氧化酶功能，p22^phox通过直接结合SERCA2a形成保护性复合物，维持心脏钙循环稳态。这一发现为理解心力衰竭中SERCA2a下调提供了新机制，提示针对SERCA2a Cys498氧化或p22^phox-SERCA2a相互作用的治疗策略可能改善心脏功能。研究还拓展了对NADPH氧化酶组分多功能性的认识，表明其可能作为分子伴侣参与蛋白质稳定性调控。