生物素标记 > 原创分享 > PNAS | 脂源性亲电小分子在铁死亡过程中抑制膜通道的功能
推荐一篇发表在PNAS上的文章，题目为“Lipid-derived electrophiles inhibit the function of membrane channels during ferroptosis”，通讯作者是来自加拿大麦吉尔大学的Gonzalo Cosa教授，研究兴趣为用光化学、光物理学以及有机化学的手段进行复杂体系的成像。
脂源性亲电小分子（lipid-derived electrophiles, LDEs），包括 4-羟基壬烯醛 （4-HNE），是铁死亡的重要生物标志物，但这些高活性物质在铁死亡细胞执行中的功能作用尚未确定。LDEs为α，β-不饱和醛或酮，主要与细胞中的半胱氨酸亲核试剂反应，因此可以改变蛋白质的性质，广泛的LDE烷基化会导致细胞功能的损伤。为了避免这种损伤，细胞通过两步反应进行LDEs的解毒：1）谷胱甘肽转移酶（GST）催化LDE与谷胱甘肽（GSH）偶联；2） MRP 通道蛋白将该加合物转移至胞外。MRP蛋白在以往的研究中被发现可以被LDE烷基化以及被亲电试剂抑制，而该 课题组此前开发过名为ElectrophileQ的方法用于活细胞LDE解毒过程的实时成像，因此，在本篇文章中，作者通过该方法研究了铁死亡过程中MRP通道蛋白被抑制的过程。
作者使用了一种与LDEs类似的可激活的荧光探针 AcroB，该探针与GSH反应后产生荧光，并可以通过相同的LDEs解毒途径被转运出细胞外，从而使背景荧光信号增加。通过宽场荧光显微成像，作者通过细胞荧光信号与背景荧光信号来表征细胞执行LDEs解毒步骤的能力，并用L-丁硫氨酸亚砜胺（ BSO ）和ATP酶抑制剂正钒酸钠处理分别用于生成LDE解毒途径第一步或第二步抑制的 标准曲线 。
在本篇文章中，作者首先研究了该抑制过程在各种类型的铁死亡中是否具有普适性，并发现三种Ⅱ型的铁死亡诱导剂（ferroptosis inducers, FINs)，RSL3， FINO2和FIN56都可以导致加合物转运过程的抑制。Ⅰ型FIN erastin绘制出的曲线在两种标准曲线之间，表明它可以抑制加合物的生成同时也会影响加合物转运的过程，是一个混合抑制的过程，作者通过PHOXN预孵育证明了抑制加合物转运的过程是依赖脂质过氧化的，并通过额外回补GSH证明了erastin引起的LDE加合物输出损伤与抑制MRP1活性期间观察到的结果一致，这证明了除了消耗GSH外erastin的其他作用对引起铁死亡也是至关重要的。
接下来，作者研究了铁死亡过程中加合物输出损伤的机制。作者通过依托泊苷抑制细胞分裂诱导细胞凋亡，观察到仅仅诱导细胞凋亡并不会引起输出功能的降低。作者用过氧化氢处理细胞，观察到一般ROS介导的氧化应激也可以导致输出损伤，但该损伤可以被PHOXN预孵育抑制，进一步表明脂质过氧化，而不仅仅是细胞ROS生成，是铁死亡期间LDE加合物输出损伤所必需的。作者在HeLa细胞中使用过氧化氢异丙烯（cumeneOOH）和硫酸铜处理诱导脂质过氧化。观察到AcroB加合物的细胞质保留的时间依赖性增加用 PMHC 处理后，信号恢复到对照组的水平。表明脂质过氧化水平的升高是抑制MRP介导的LDE加合物输出的原因。
因为MRP1被发现可以在铁死亡过程中被烷基化而受到抑制，作者探索了暴露于烷基化亲电剂是否可以使LDE加合物输出受到抑制。作者发现NEM、DEM、4-HNE三种亲电试剂均可以受到到输出抑制，而4-HNE的抑制效果不能被PHOXN预孵育阻碍，这表明LDEs是铁死亡期间MRP受损的潜在介质。 总之，作者通过一系列荧光成像研究，证明了在脂质过氧化发生时，MRP通道蛋白暴露于LDEs发生烷基化，从而在铁死亡过程中被抑制，导致LDEs解毒过程受损。 原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2317616121 原文引用：10.1073/pnas.2317616121
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