2023年2月6日，甘波誼和陳俊杰教授團(tuán)隊(duì)在《Nature Cell Biology》上發(fā)表了題為“Actin cytoskeleton vulnerability to disulfide stress mediates disulfidptosis”的研究，提出了一種新的細(xì)胞死亡——雙硫死亡，這是繼銅死亡之后，發(fā)現(xiàn)的又一新的細(xì)胞死亡方式。

依賴于SLC7A11高表達(dá)的細(xì)胞在葡萄糖饑餓狀態(tài)下二硫化物的異常積累而引起的細(xì)胞死亡方式，不同于之前發(fā)現(xiàn)的鐵死亡、細(xì)胞調(diào)亡等，這種新型細(xì)胞死亡被命名為——雙硫死亡。以下，為大家介紹研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)雙硫死亡的過(guò)程及機(jī)制：

1. 雙硫死亡的發(fā)現(xiàn)

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在葡萄糖饑餓狀態(tài)下，SLC7A11高表達(dá)誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡方式不能被任何細(xì)胞死亡抑制劑阻止，如：鐵死亡抑制劑（ferrostatin-1和deferoxamine）、凋亡抑制劑（Z-VAD-fmk）、壞死抑制劑（necrostatin-1 and -2）和自噬抑制劑（chloroquine），而加入

抑制二硫化物應(yīng)激的還原劑，如：DTT、2ME和TCEP，則可完全抑制細(xì)胞死亡，提示這種死亡方式是一種獨(dú)特的新型的細(xì)胞死亡方式。

我們知道，在葡萄糖饑餓狀態(tài)下會(huì)消耗ATP，然而，SLC7A11高表達(dá)能一定程度上恢復(fù)ATP的水平但卻仍然顯著促進(jìn)細(xì)胞死亡，顯然這種新型細(xì)胞死亡方式并不是由于ATP消耗引起。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，加入抑制二硫化物應(yīng)激的還原劑，硫醇氧化劑（diamide和diethyl-maleate）則顯著促進(jìn)葡萄糖饑餓狀態(tài)下SLC7A11誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。綜合以上研究，研究團(tuán)體將這種新型細(xì)胞死亡方式命名為——雙硫死亡。

                                                                                                             圖1. 二硫化物應(yīng)激導(dǎo)致的新型細(xì)胞死亡

                                                                                                          （圖片來(lái)源于《Nature Cell Biology》）

2. 雙硫死亡中的二硫鍵變化

為了進(jìn)一步研究雙硫死亡發(fā)生的機(jī)制，研究人員進(jìn)行了正向和反向標(biāo)記分析和基因本體分析，發(fā)現(xiàn)在葡萄糖饑餓狀態(tài)下90個(gè)半胱氨酸位點(diǎn)二硫鍵至少增加1.5倍，且二硫鍵增加最顯著的蛋白主要集中在肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架和細(xì)胞黏附相關(guān)的生物學(xué)過(guò)程。進(jìn)一步分析確定，在葡萄糖饑餓狀態(tài)下二硫鍵增加最多的蛋白包括至少17個(gè)細(xì)胞骨架蛋白，如：filamin A和B（FLNA/B）、myosin-9（MYH9）、talin-1（TLN1）和actin（ACTB）。

                                                                                                                           圖2. 雙硫死亡中的二硫鍵變化

                                                                                                                     （圖片來(lái)源于《Nature Cell Biology》）

3. 雙硫死亡中二硫鍵生成的條件

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究在葡萄糖饑餓狀態(tài)下的SLC7A11高表達(dá)細(xì)胞中細(xì)胞骨架蛋白二硫鍵的形成過(guò)程。蛋白形成二硫鍵后遷移速度會(huì)變慢，會(huì)在分子量較大位置出現(xiàn)條帶，研究團(tuán)隊(duì)利用這一原理比較不同條件下二硫鍵的形成，如：還原性和非還原性WB、SLC7A11敲除與否、2-deoxyglucose（2DG）&Tempol&Trolox處理細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)在葡萄糖饑餓狀態(tài)下，非還原性WB中野生型UMRC6 細(xì)胞蛋白均能產(chǎn)生二硫鍵，而敲除SLC7A11后二硫鍵則不產(chǎn)生。UMRC6 細(xì)胞加入能提供NADPH的2DG能阻止二硫鍵產(chǎn)生，但加入ROS清除劑（Tempo&Trolox）仍能產(chǎn)生二硫鍵。這一結(jié)論通過(guò)免疫沉淀和質(zhì)譜得到了進(jìn)一步的驗(yàn)證。

                                                                                                                                     圖3. 雙硫死亡中的二硫鍵形成

                                                                                                                             （圖片來(lái)源于《Nature Cell Biology》）

4. 雙硫死亡中的F-actin收縮

為了探究葡萄糖饑餓狀態(tài)下SLC7A11高表達(dá)細(xì)胞中骨架蛋白的動(dòng)態(tài)變化，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)F-actin和細(xì)胞膜進(jìn)行了染色，發(fā)現(xiàn)在葡萄糖饑餓狀態(tài)下，細(xì)胞骨架蛋白（F-Actin）顯著收縮并與細(xì)胞膜顯著分離。而當(dāng)改變相關(guān)條件，如：SLC7A11敲除、葡萄糖饑餓處理、胱氨酸饑餓處理、2DG處理，則可以改善F-actin收縮。

                                                                                                                                        圖4. 雙硫死亡中的F-actin收縮

                                                                                                                              （圖片來(lái)源于《Nature Cell Biology》）

5. 葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)（GLUT）抑制劑在雙硫死亡中的作用

雙硫死亡是在葡萄糖饑餓條件下發(fā)生，研究團(tuán)體利用GLUT抑制劑（BAY&KL）阻斷葡萄糖攝取來(lái)觀察雙硫死亡與葡萄糖的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)使用GLUT抑制劑與葡萄糖饑餓狀態(tài)下誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的作用相同。并通過(guò)體內(nèi)成瘤實(shí)驗(yàn)證明，GLUT抑制劑能有效促進(jìn)雙硫死亡，抑制SLC7A11高表達(dá)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。

                                                                                                                                           圖5. GLUT抑制劑誘導(dǎo)雙硫死亡

                                                                                                                                      （圖片來(lái)源于《Nature Cell Biology》）

研究團(tuán)隊(duì)從最初觀察到的表觀現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)一種不同于任何死亡方式的新型細(xì)胞死亡。從現(xiàn)象到機(jī)制，初步確定了雙硫死亡這一新型細(xì)胞死亡發(fā)生的條件。并發(fā)現(xiàn)GLUT抑制劑可以抑制SLC7A11高表達(dá)的腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，為腫瘤提供了新的治療思路。

云克隆可提供與雙硫死亡研究相關(guān)的蛋白、抗體、試劑盒，部分指標(biāo)節(jié)選如下：