Nature | 细胞中醚磷脂合成影响铁死亡的敏感性

原创 王初课题组CW 王初课题组 5天前

大家好,今天推荐发表在Nature上的文章,本文的通讯作者有三位,第一位是来自美国哈佛大学,化学与化学生物学系的教授Stuart L.Schreiber,他是化学生物学领域的顶级科学家,最近他们课题组主要研究诱导铁死亡细胞的脂质类型。第二位是来自whitehead 生物研究所的Robert A. Weinberg教授。他是癌症领域的顶级科学家,也是各大媒体预测的2011年诺贝尔奖获得者候选人之一。最后一位是Yilong Zou博士。在这篇工作中作者发现过氧化物酶体合成的多不饱和醚磷脂是控制铁死亡易感性的关键因素。

铁死亡是一种铁依赖的非凋亡细胞死亡过程。在近年来的研究过程中,研究者们发现它对不同的细胞的敏感性不同。其中,作者认为铁死亡敏感细胞跟它本身所在的谱系的遗传因素具有关联,而一些不太敏感的细胞,也可以在细胞转变的过程变得敏感。所以细胞是如何动态调节对铁死亡的敏感性的,目前还没有报道。

为了找到调控铁死亡敏感的源头,作者做了两组独立的基因组CRISPR-Cas9筛选。作者选用了两种对铁死亡敏感的细胞模型,一种是肾癌细胞模型(ccRCC)786-O细胞,一种是重度血浆性卵巢癌细胞模型OVCAR-8细胞。试验通过加入GPX4蛋白的抑制剂ML210或者RSL3来引起细胞发生铁死亡。实验结果发现,ACSL4蛋白在每一组中都被发现是铁死亡的显著调节剂,所以作者认为该方法真实可靠。

作者发现在之前人们没有鉴定到的这些基因中,蛋白酶体的组分被更多的富集到。其中包括了PEX10、PEX3和PEX12。他们分别是编码磷酸烷基甘油合成酶AGPS、脂肪酰基辅酶A还原酶FAR1和磷酸甘油O型酰基转移酶(GNPAT)的基因。随即作者将他们在两种细胞中敲除,发现细胞中的过氧化物酶体显著的减少了,并且降低了由于GPX4的抑制导致的细胞铁死亡的敏感性。而过表达则会出现相反的结果。

在细胞中,过氧化物酶体主要起到解毒胞内的活性氧(ROS)分子,并启动长链和支链的脂肪酸降解。除此之外过氧化物酶体还参与醚键连接的甘油酯的合成。跟酯键连接的二酰基甘油酯不同,它在甘油的sn-1位置连接了一个醚基。醚磷脂包含两个组分,一个部分是1-O-烷基-甘油磷脂,另一个组分是1-O-烯基-甘油磷脂,就是被熟知的缩醛磷脂。通过脂质组学的分析,作者发现在敲除了PEX3和PEX10的细胞中,醚磷脂会选择性的消失。

随后作者通过回补实验和抑制剂的作用证实了,降低醚磷脂的水平可以保护细胞不易被抑制GPX4活性而导致铁死亡的发生。有趣的是,去掉细胞中的醚磷脂并不会导致ACSL4或者溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3(LPCAT3)这两种限速酶的水平发生明显变化。而双敲则会对铁死亡产生进一步的保护作用。这些结果说明了醚磷脂的生物合成是促进铁死亡发生不可或缺的一个组成部分。并且可以通过抑制ACSL4和PUFA-ePL的生物合成来抑制铁死亡的发生。实验的最后证明了降低PUFA-ePL的癌细胞可以逃逸铁死亡,神经元细胞和心肌细胞在分化的过程中PUFA-ePL的含量增加,从而导致了铁死亡的发生。

总之,本篇文章通过CRISPR-Cas9对诱导铁死亡的细胞进行基因组的筛选,发现合成醚磷脂的基因显著调控铁死亡过程。最终发现醚磷脂的合成对铁死亡的敏感性至关重要。

本文作者:WYK

责任编辑:CY

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2732-8

原文引用:10.1038/s41586-020-2732-8

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