Nature | 同济大学王平团队揭示铁死亡敏感性决定新机制

铁死亡是一种受铁依赖性磷脂过氧化作用驱动的细胞死亡形式，与多种疾病有关，包括癌症、退行性疾病和器官缺血再灌注损伤(IRI)。

2024年1月31日，同济大学王平团队（李亚旭、冉巧、段秋慧和金佳丽为该论文共同第一作者）在Nature在线发表题为“7-Dehydrocholesterol dictates ferroptosis sensitivity”的研究论文，该研究确定了7-脱氢胆固醇(7-DHC)在保护细胞免受磷脂过氧化和铁死亡中的作用，这突出了远端胆固醇生物合成途径在病理生理条件(如癌症和IRI)中的重要作用。这一重要发现为代谢稳态维持与细胞命运决定之间的调控机制提供了新的理论依据，也为治疗肿瘤及缺血再灌注器官损伤等铁死亡密切相关疾病提供了潜在的靶点和策略。

另外，2019年7月24日，空军军医大学陈志南及美国纪念斯隆凯特琳癌症中心姜学军共同通讯在Nature 在线发表题为“Intercellular interaction dictates cancer cell ferroptosis via NF2–YAP signalling”的研究论文，该研究证明了细胞间相互作用和细胞内NF2-YAP信号在决定铁死亡中的作用，并且还表明NF2-YAP信号传导中的恶性突变可以预测癌细胞对未来诱导铁死亡的疗法的反应性（点击阅读）。

铁死亡是一种独特的受调控的细胞死亡方式，由于其在各种病理生理条件(包括癌症、神经退行性疾病和器官IRI)中的关键作用而受到广泛关注。铁死亡的一个重要标志是铁依赖性磷脂过氧化，这有助于膜损伤。细胞具有内在的防御系统来保护自己免受磷脂过氧化。半胱氨酸/半胱氨酸-谷胱甘肽-谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)轴是抑制铁死亡的主要途径，其作用是将过氧化氢磷脂解毒为磷脂醇。可选的保护机制包括(1)自由基捕获抗氧化活性介导的机制，如铁死亡抑制蛋白1 (FSP1) -辅酶Q10 (CoQ10，也称为泛素-10)，二氢羟酸脱氢酶(DHODH) -辅酶Q10和GTP环水解酶1 (GCH1) -四氢生物蝶呤(BH4)轴;(2) MBOAT1/2介导的细胞磷脂重塑。

7-DHC是远端胆固醇生物合成途径的代谢中间体，通过DHCR7转化为胆固醇。作为一种不饱和甾醇，7-DHC在其B环上含有5,7-二烯，可以作为脂肪酸过氧自由基的有效H原子供体。然而，除了7-DHC衍生的氧甾醇对神经元和视网膜细胞造成的细胞毒性外，7-DHC的生物学作用尚不清楚，尽管DHCR7突变是Smith-Lemli-Opitz综合征的标志，并在Burkitt淋巴瘤患者中被发现。

该研究利用全基因组CRISPR-Cas9筛选，发现参与远端胆固醇生物合成的酶通过决定7-脱氢胆固醇(7-DHC)的水平在调节铁死亡中具有关键但相反的作用。7-脱氢胆固醇是远端胆固醇生物合成的中间代谢物，由甾醇C5 -去饱和酶(SC5D)合成，并由7-DHC还原酶(DHCR7)代谢，用于胆固醇合成。研究人员发现，MSMO1、CYP51A1、EBP和SC5D等通路组分是铁死亡的潜在抑制因子，而DHCR7则是一个促铁死亡基因。

研究模式图（图源自Nature ）

在机制上，7-DHC通过使用共轭二烯发挥其抗磷脂自氧化功能，并保护血浆和线粒体膜免受磷脂自氧化，从而指示铁死亡监测。重要的是，通过药物靶向EBP阻断内源性7-DHC的生物合成可诱导铁死亡并抑制肿瘤生长，而通过抑制DHCR7增加7-DHC水平可有效促进癌症转移并减轻肾脏IRI的进展，支持该轴在体内的关键功能。综上所述，该研究揭示了7-DHC作为一种天然的抗铁毒性代谢物的作用，并表明药理学操纵7-DHC水平是一种很有前景的治疗癌症和IRI的策略。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06983-9

转自：“iNature”微信公众号

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