2012年哥倫比亞大學的Brent R. Stockwell教授第一次提出了“鐵死亡”的概念，自鐵死亡概念提出以來，一直是科學界的研究熱點。近期，Brent R. Stockwell教授研究團隊針對鐵死亡機制的題為“Phospholipids with two polyunsaturated fatty acyl tails promote ferroptosis”的新研究在《Cell》上發(fā)表。

含有單個多不飽和脂肪酸酰基尾的磷脂（PL-PUFA1s）被認為是鐵死亡的驅(qū)動因素，而具有二?；? PUFA尾的磷脂（PL-PUFA2s）卻很少被提及，該研究發(fā)現(xiàn)脂肪酸或磷脂處理后，二?；? PUFA磷脂酰膽堿（PC-PUFA2s）顯著聚集，這與癌細胞對鐵死亡的敏感性相關(guān)。除此之外，PC-PUFA2s的缺失發(fā)生在衰老和亨廷頓病腦組織中，與鐵死亡有關(guān)。值得注意的是，PC-PUFA2s與線粒體電子傳遞鏈（mtETC）相互作用產(chǎn)生ROS，啟動脂質(zhì)過氧化。線粒體靶向抗氧化劑保護細胞免受PC-PUFA2s誘導的線粒體ROS（mtROS）、脂質(zhì)過氧化和細胞死亡。這些發(fā)現(xiàn)揭示了PC-PUFA2s在多種情況下控制線粒體穩(wěn)態(tài)和鐵死亡中的關(guān)鍵作用，并解釋了游離脂肪酸的鐵死亡調(diào)節(jié)機制，PC-PUFA2s可能作為調(diào)節(jié)鐵死亡的診斷和治療靶點。

1. PC-PUFA2s誘發(fā)鐵死亡

為研究磷脂調(diào)節(jié)鐵死亡的機制，研究團隊向培養(yǎng)基中添加了不同的磷脂（PLs）以明確不同PLs種類對于細胞活性的影響，發(fā)現(xiàn)不同的極性頭部和脂肪酰基尾對細胞活性的影響：

與磷脂酰乙醇胺（PEs）相比，磷脂酰膽堿（PCs）誘導鐵死亡具有更高的效力和特異性，進一步研究發(fā)現(xiàn)PC-PUFA2s對于鐵死亡的誘導效力比PC-PUFA1s更高。通過添加凋亡、壞死性凋亡、自噬、鐵死亡的抑制劑來對死亡類型進行確定，發(fā)現(xiàn)僅有鐵死亡的抑制劑明顯抑制了PC-PUFA2s誘導的細胞死亡。為進一步研究生理情況下PC-PUFA2s在鐵死亡中的作用，研究團隊使用鐵死亡敏感和鐵死亡拮抗的細胞系對基線水平的PC-PUFA2進行研究，發(fā)現(xiàn)鐵死亡敏感細胞系的PC-PUFA2s豐度明顯更高。

                                                                                                                                圖1. PC-PUFA2s誘發(fā)鐵死亡

                                                                                                                             （文中所有圖片均源自《Cell》）

2. PC-PUFA2s與mtETC的相互作用

為了闡明介導PL-PUFA2s誘導鐵死亡的效應(yīng)器，研究團隊通過Pull-Down實驗結(jié)合質(zhì)譜（MS）來鑒定PLs結(jié)合蛋白復合物。結(jié)果顯示，從所有樣本中鑒定出大約3500種蛋白，主成分分析顯示biotin-PL（22:6，22:6）組與所有其他處理組有明顯差異。比較biotin-PL-PUFA2和biotin-PL-PUFA1的火山圖分析結(jié)果，biotin-PL-PUFA2在pull-down中特異性富集了mtETC復合物I蛋白，通過western blot檢測洗脫樣品中的ETC復合物蛋白，發(fā)現(xiàn)復合物I蛋白僅存于biotin-PL（22:6，22:6）處理的樣本中，而復合物III和IV也存于biotin-PL（18:0，22:6）處理的樣本中。這些數(shù)據(jù)表明，線粒體復合物I特別參與了PL-PUFA2s的作用機制。研究團隊進一步研究外源PL-PUFA2s在不同細胞器中的分布，通過檢測熒光基團結(jié)合biotin-PL（22:6，22:6）或PL（18:0，22:6）處理的IGROV-1細胞，發(fā)現(xiàn)biotin-PL（22:6，22:6）在線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)顯著聚集，而不聚集在高爾基體和溶酶體。另外，用亞致死量的PC（22:6，22:6）處理HT-1080細胞，并分離出線粒體。使用LC-MS提取線粒體和其他細胞結(jié)構(gòu)中的脂質(zhì)并進行分析，發(fā)現(xiàn)線粒體和其他細胞結(jié)構(gòu)中均存在PC（22:6，22:6），處理后線粒體中PC（22:6，22:6）的增加較高，線粒體似乎是PC-PUFA2s積累的重要位點。

                                                                                                                           圖2. PC-PUFA2s呈現(xiàn)出與mtETC的相互作用

3. PC-PUFA2s誘導線粒體應(yīng)激

為了研究與PC-PUFA2s積累相關(guān)的線粒體應(yīng)激，研究團隊從不同的角度評估線粒體功能，如：線粒體ROS（mtROS）、線粒體膜電位和線粒體氧化磷酸化。通過熒光探針MitoSOX檢測發(fā)現(xiàn)PC-PUFA2s誘導線粒體超氧化物產(chǎn)生顯著增加。據(jù)報道，mtETC復合體I產(chǎn)生的ROS促進鐵死亡，過量PC-PUFA2s的積累可能會破壞ETC復合體I結(jié)構(gòu)并影響電子傳遞，導致ROS生成增加。用羅丹明123對線粒體膜電位進行特異性標記發(fā)現(xiàn)，與PC-PUFA1s和對照組相比，PC-PUFA2s顯著降低了線粒體膜電位。通過測定耗氧率（OCR）來反映線粒體呼吸活動，PC-PUFA2s可顯著降低OCR，PC-PUFA2s處理的細胞形態(tài)未發(fā)射改變說明OCR降低是由于抑制線粒體呼吸而不是細胞活力。線粒體靶向抗氧化劑mitoquinone（MitoQ）可有效減少PC-PUFA2s處理后線粒體超氧化物的積累，MitoQ可以抑制PC-PUFA2s誘導的脂質(zhì)過氧化。

                                                                                                                                        圖3. PC-PUFA2s誘導線粒體應(yīng)激

4. PC-PUFA2s在ER中誘導脂質(zhì)過氧化，但不誘導UPR

該研究團隊之前報道了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）是驅(qū)動鐵死亡脂質(zhì)過氧化的關(guān)鍵部位。有趣的是，通過用熒光脂質(zhì)過氧化氫探針Liperfluo和ER-tracker、mito-tracker共染色細胞，觀察到PC-PUFA2s處理的細胞中脂質(zhì)過氧化顯著增加，而PC-PUFA1s處理的沒有增加，且在ER中增加的更明顯，這與之前的研究一致。為了評估PC-PUFA2s處理后的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，測量了介導內(nèi)質(zhì)網(wǎng)未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）的基因表達水平，結(jié)果顯示這些標志物在PC-PUFA2s處理的細胞中并沒有顯著變化，說明雖然有脂質(zhì)過氧化發(fā)生，但并未誘導UPR。

                                                                                                                     圖4. PC-PUFA2s在ER中誘導脂質(zhì)過氧化，但不誘導UPR

綜上所述，PC-PUFA2s是一種重要的促鐵死亡脂類，指出了PC-PUFA2s通過獨特機制促進細胞死亡的新觀點。這些發(fā)現(xiàn)不僅增進了我們對鐵死亡機制的理解，還為開發(fā)針對鐵死亡相關(guān)疾病的治療策略提供了新靶點。

云克隆開發(fā)了上述研究中涉及到的相關(guān)靶標的蛋白、抗體以及試劑盒產(chǎn)品。靶標及核心貨號如下，供參考：