中大新聞網(wǎng)訊（通訊員張海亮）1月13日，國(guó)際細(xì)胞生物學(xué)頂級(jí)期刊《自然細(xì)胞生物學(xué)》（Nature Cell Biology）在線(xiàn)發(fā)表了中山大學(xué)腫瘤防治中心朱孝峰和鄧蓉團(tuán)隊(duì)的最新成果——“蛋白激酶C-βⅡ亞型通過(guò)磷酸化長(zhǎng)鏈脂酰輔酶A合成酶4介導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化迅速擴(kuò)增促進(jìn)鐵死亡”。
中山大學(xué)腫瘤防治中心華南腫瘤學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的朱孝峰教授和鄧蓉教授是本論文通訊作者，中山大學(xué)腫瘤防治中心華南腫瘤學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的張海亮博士是本論文的第一作者。
什么是“鐵死亡”
鐵死亡（Ferroptosis）是鐵依賴(lài)的，脂質(zhì)過(guò)氧化驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞程序性死亡方式。脂質(zhì)過(guò)氧化物的清除受損或過(guò)度產(chǎn)生都會(huì)導(dǎo)致其積累，達(dá)到致死水平而觸發(fā)鐵死亡。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4（GPX4）、溶質(zhì)載體家族7成員11（SLC7A11）、鐵死亡抑制蛋白1（FSP1）及GTP環(huán)化水解酶1（GCH1）等抗脂質(zhì)過(guò)氧化系統(tǒng)在脂質(zhì)過(guò)氧化物的清除中發(fā)揮重要作用。脂質(zhì)代謝和鐵代謝也參與了鐵死亡的調(diào)控，長(zhǎng)鏈脂酰輔酶A合成酶4（ACSL4）參與脂肪酸代謝繼而有助于脂質(zhì)過(guò)氧化物生成。含不飽和脂肪酸，特別是花生四烯酸（AA）或腎上腺酸（AdA）的脂質(zhì)在脂氧合酶Lox，細(xì)胞色素P450還原酶POR及二價(jià)鐵等的作用下發(fā)生過(guò)氧化參與鐵死亡調(diào)控。
對(duì)鐵死亡核心機(jī)制的研究將為其在腫瘤治療上的應(yīng)用打下基礎(chǔ)
鐵死亡與很多病理過(guò)程相關(guān)，如缺血再灌注損傷、神經(jīng)退行性疾病、腫瘤等。有研究報(bào)道腫瘤的免疫治療及放射治療能通過(guò)誘導(dǎo)鐵死亡抑制腫瘤生長(zhǎng)。此外，腫瘤細(xì)胞通過(guò)淋巴道轉(zhuǎn)移過(guò)程中吸收周?chē)退?，改變?xì)胞膜質(zhì)構(gòu)成逃避鐵死亡，促進(jìn)轉(zhuǎn)移。
鑒于鐵死亡在腫瘤惡性進(jìn)展及治療中的重要作用，對(duì)鐵死亡核心機(jī)制的闡明將為鐵死亡在臨床上的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。就目前而言，鐵死亡相關(guān)的脂質(zhì)過(guò)氧化清除與生成機(jī)制已有較多報(bào)道，但是，在鐵死亡執(zhí)行過(guò)程中，脂質(zhì)過(guò)氧化的感知分子及其調(diào)控鐵死亡作用機(jī)制尚不清楚。
中腫團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)鐵死亡過(guò)程中關(guān)鍵誘導(dǎo)因素
中山大學(xué)腫瘤防治中心朱孝峰和鄧蓉團(tuán)隊(duì)通過(guò)成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列及其相關(guān)蛋白9（CRISPR-Cas9）及激酶抑制劑庫(kù)篩選，發(fā)現(xiàn)蛋白激酶C-βⅡ亞型（PKCβII）發(fā)揮促進(jìn)鐵死亡的作用。進(jìn)一步，作者鑒定了PKCβII是脂質(zhì)過(guò)氧化物的感知分子，PKCβII的激活是鐵死亡執(zhí)行所必需的。
為闡明PKCβII誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡的分子機(jī)制，作者利用免疫共沉淀、磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)、體外激酶、特異性磷酸化抗體制備及脂質(zhì)組學(xué)等方法證實(shí)，PKCβII磷酸化ACSL4 T328位點(diǎn)，促進(jìn)ACSL4激活。激活的ACSL4顯著促進(jìn)含不飽和脂肪酸磷脂的合成，進(jìn)一步誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化物的產(chǎn)生。這樣，脂質(zhì)過(guò)氧化-PKCβII- ACSL4正反饋軸的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)了脂質(zhì)過(guò)氧化的快速擴(kuò)增過(guò)程，最終誘導(dǎo)鐵死亡的發(fā)生。
作者在鐵死亡相關(guān)的動(dòng)物模型中進(jìn)一步證實(shí)PKCβII磷酸化ACSL4迅速擴(kuò)增脂質(zhì)過(guò)氧化的過(guò)程在鐵死亡中的作用。發(fā)現(xiàn)與ACSL4-WT（野生型ACSL4）相比，ACSL4-T328A（磷酸化失活突變型ACSL4）腫瘤對(duì)PD-1抗體敏感性下降。同樣，敲除PKCβII顯著抑制腫瘤對(duì)PD-1抗體的敏感性，過(guò)表達(dá)PKCβII能回復(fù)腫瘤的免疫治療療效，且鐵死亡抑制劑顯著抑制PKCβII介導(dǎo)的免疫治療療效增強(qiáng)。這表明PKCβII-ACSL4通過(guò)促進(jìn)鐵死亡增強(qiáng)免疫治療療效，提示PKCβII及ACSL4可作為腫瘤免疫治療療效的分子標(biāo)記物和靶標(biāo)。
圖：PKCβII-ACSL4正反饋軸啟動(dòng)脂質(zhì)過(guò)氧化的擴(kuò)增過(guò)程誘導(dǎo)鐵死亡發(fā)生
綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)了鐵死亡過(guò)程中脂質(zhì)過(guò)氧化感知分子PKCβII；揭示了PKCβII介導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化迅速擴(kuò)增促進(jìn)鐵死亡的分子機(jī)制；提示脂質(zhì)過(guò)氧化-PKCβII-ACSL4正反饋通路可為腫瘤等鐵死亡相關(guān)的疾病治療提供分子標(biāo)志物及新靶標(biāo)。
