给大家分享一篇发表在ACS Chemical Biology上的文章Sulfinamide Formation from the Reaction of Bacillithiol and Nitroxyl，通讯作者是美国维克森林大学的S. Bruce King和Patricia C. Dos Santos两位教授，他们的研究方向分别聚焦于氧化还原生物化学中的小分子和革兰氏阳性菌中的铁硫簇。在这篇文章中，作者发现在细菌中的芽孢杆菌硫醇会与硝酰基反应生成亚磺酰胺。
在高等动物和大多数细菌中，谷胱甘肽(GSH)是最主要的低分子量硫醇。GSH通过与活性氧、氮、硫物种(ROS、RNS、RSS)发生直接反应，传导氧化还原信号并维持细胞氧化还原稳态。然而一些革兰氏阳性菌不产生GSH，而是利用芽孢杆菌硫醇(BSH)作为GSH的替代。此前对BSH的表征已经取得了一些进展，但与得到充分研究的GSH和半胱氨酸相比，BSH的独特反应性仍然有待进一步了解。因此作者关注到了活性氮物种HNO与BSH的反应。HNO是一种通过单电子氧化和脱质子与NO关联的新兴RNS，可以作为亲电试剂与硫醇反应生成N-羟基次磺酰胺，随后与过量的硫醇反应生成二硫键，或者脱水形成硫鎓离子后重新水合形成亚磺酰胺。作者首先利用体外反应检测了GSH和BSH与HNO反应后的产物分布。结果显示，GSH的反应产物以GSSG为主，与文献报道一致。而BSH的反应产物中，产生了大量亚磺酰胺形式的BSONH2以及分子内环化的cBSONH2形式，而BSSB的生成量可以忽略不计。并且，除了HNO之外，其他氧化剂或RNS都无法使BSH转化为BSONH2，说明BSH和HNO之间存在独特的化学机制。于是，作者猜测BSH上的苹果酸基团可能在指导亚磺酰胺形成上起着重要作用。为了验证这一假设，作者合成了不带有苹果酸基团的BSH，即CysGlcN。将CysGlcN与HNO反应后检测产物分布，结果显示产物主要为二硫化物，含有少量亚磺酰胺。这种分布与BSH明显不同而与GSH相似，证明苹果酸基团确实会促进亚磺酰胺的生成。在体外实验中确定了BSH与HNO的独特反应性之后，作者希望通过体内实验探究HNO对产生BSH细菌的影响。于是作者评估了在野生型枯草芽孢杆菌和不产生BSH的突变体中HNO对细胞活力的影响。在生长初期进行HNO处理使得生长曲线延迟，而在中期进行HNO处理则会导致明显的生长抑制。与野生型相比，突变体菌株对生长延迟和生长抑制的敏感性都更高。说明BSH是介导HNO应激的重要生物硫醇。最后作者提出了BSH与HNO反应产生BSONH2和cBSONH2的可能的反应机制。总的来说，作者发现了在部分革兰氏阳性菌中产生的BSH会与活性氮物种HNO存在独特的反应生成亚磺酰胺产物。
本文作者：LCX
责任编辑：TZY
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschembio.3c00526
文章引用：DOI: 10.1021/acschembio.3c00526
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