分享一篇发表在JACS上的文章，通讯作者是UCSF的Adam R. Renslo教授，他们课题组的主要研究方向是合成新型小分子用于铁依赖或神经相关疾病及其疗法的研究。这篇文章他们从铁死亡诱导剂FINO2的结构出发，设计了一种响应二价铁离子的铁死亡诱导剂探针，并用于研究铁死亡过程中的重要参与蛋白。
在铁死亡的多种不同诱导剂中，FINO2的功能最为独特，由于结构中过氧键的存在，它可以在细胞内引发芬顿反应并将二价铁离子氧化为三价，但其侧链上的羟乙基的替换会使其失去诱导铁死亡的能力，暗示着FINO2还存在重要的相互作用蛋白，可能在其诱导铁死亡的过程中发挥着重要功能。为了探究这种可能性，作者参考了抗疟疾药物青蒿氧烷的结构设计了探针分子FIPC-1，将FINO2中的1，2-二噁烷替换为1，2，4-三噁烷，并将环己基替换为金刚烷，从而在二价铁存在的条件下可以发生氧自由基的重排并生成碳自由基，并实现对周围蛋白的标记。为证明结构上的改变不影响探针诱导铁死亡的能力，他们用不带炔基的FIPC-1类似物在HT-1080细胞中进行了验证，发现它与FINO2有类似的EC50和促进脂质过氧化物生成的能力，且可以被铁死亡抑制剂ferrostatin-1，铁螯合剂DFO所抑制。
在证明了FIPC-1与FINO2有类似的诱导铁死亡的能力后，他们用FIPC-1处理细胞并随后用CuAAc反应连上荧光基团用于对标记到的蛋白在胶上进行成像，由于FIPC-1的标记依赖于铁离子，因此加入铁螯合剂DFO能够明显抑制标记信号，额外加入柠檬酸铁铵则导致标记信号的上升。用TMT试剂对标记到的蛋白进行质谱上的鉴定以及定量后他们找到了45个被显著富集的蛋白，它们大都参与了细胞的氧化还原稳态的维持。为排除非特异性结合的干扰，他们用不带炔基的FIPC-1类似物作为竞争剂，找到了一些最明显被竞争的靶点，包括NT5DC2，ARK1B1，PRDX3，CBR1，以及一些蛋白二硫键异构酶。
后续通过对这些蛋白的生化验证他们发现，蛋白二硫键异构酶中的P4HB的敲低能使细胞对erastin或RSL3这两种铁死亡诱导剂更加敏感，却对FINO2没有明显影响。经过测试多种P4HB的抑制剂，他们发现PACMA31具有对HT-1080细胞的毒性，且可以被铁死亡抑制剂所挽救，但另一种P4HB抑制剂35G8导致的细胞死亡却无法被铁死亡抑制剂挽回，说明可能存在PACMA31的off-target与铁死亡有密切联系。考虑到PACMA31与erastin联用时表现出了更强的细胞杀伤作用，暗示着Xc-转运体抑制剂与蛋白二硫键异构酶抑制剂联用可能作为新型的靶向铁死亡敏感细胞的疗法。
总之，这篇文章基于FINO2发展了一种新型探针，并用于鉴定在铁死亡过程中的重要参与蛋白，发现蛋白二硫键异构酶的抑制可能对铁死亡过程有促进作用。
本文作者：LDY
责任编辑：LYP
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06709
原文引用：DOI：10.1021/jacs.0c06709
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