中大新聞網(wǎng)訊（通訊員張海亮）1月13日，國際細胞生物學(xué)頂級期刊《自然細胞生物學(xué)》（Nature Cell Biology）在線發(fā)表了中山大學(xué)腫瘤防治中心朱孝峰和鄧蓉團隊的最新成果——“蛋白激酶C-βⅡ亞型通過磷酸化長鏈脂酰輔酶A合成酶4介導(dǎo)脂質(zhì)過氧化迅速擴增促進鐵死亡”。
中山大學(xué)腫瘤防治中心華南腫瘤學(xué)國家重點實驗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)國家重點實驗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）是鐵依賴的，脂質(zhì)過氧化驅(qū)動的細胞程序性死亡方式。脂質(zhì)過氧化物的清除受損或過度產(chǎn)生都會導(dǎo)致其積累，達到致死水平而觸發(fā)鐵死亡。研究發(fā)現(xiàn)，細胞內(nèi)谷胱甘肽過氧化物酶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)過氧化系統(tǒng)在脂質(zhì)過氧化物的清除中發(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，細胞色素P450還原酶POR及二價鐵等的作用下發(fā)生過氧化參與鐵死亡調(diào)控。
對鐵死亡核心機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。有研究報道腫瘤的免疫治療及放射治療能通過誘導(dǎo)鐵死亡抑制腫瘤生長。此外，腫瘤細胞通過淋巴道轉(zhuǎn)移過程中吸收周圍油酸，改變細胞膜質(zhì)構(gòu)成逃避鐵死亡，促進轉(zhuǎn)移。
鑒于鐵死亡在腫瘤惡性進展及治療中的重要作用，對鐵死亡核心機制的闡明將為鐵死亡在臨床上的應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。就目前而言，鐵死亡相關(guān)的脂質(zhì)過氧化清除與生成機制已有較多報道，但是，在鐵死亡執(zhí)行過程中，脂質(zhì)過氧化的感知分子及其調(diào)控鐵死亡作用機制尚不清楚。
中腫團隊研究發(fā)現(xiàn)鐵死亡過程中關(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隊通過成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列及其相關(guān)蛋白9（CRISPR-Cas9）及激酶抑制劑庫篩選，發(fā)現(xiàn)蛋白激酶C-βⅡ亞型（PKCβII）發(fā)揮促進鐵死亡的作用。進一步，作者鑒定了PKCβII是脂質(zhì)過氧化物的感知分子，PKCβII的激活是鐵死亡執(zhí)行所必需的。
為闡明PKCβII誘導(dǎo)腫瘤細胞鐵死亡的分子機制，作者利用免疫共沉淀、磷酸化位點預(yù)測、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，PKCβII磷酸化ACSL4 T328位點，促進ACSL4激活。激活的ACSL4顯著促進含不飽和脂肪酸磷脂的合成，進一步誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化物的產(chǎn)生。這樣，脂質(zhì)過氧化-PKCβII- ACSL4正反饋軸的持續(xù)運轉(zhuǎn)，啟動了脂質(zhì)過氧化的快速擴增過程，最終誘導(dǎo)鐵死亡的發(fā)生。
作者在鐵死亡相關(guān)的動物模型中進一步證實PKCβII磷酸化ACSL4迅速擴增脂質(zhì)過氧化的過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PD-1抗體敏感性下降。同樣，敲除PKCβII顯著抑制腫瘤對PD-1抗體的敏感性，過表達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。這表明PKCβII-ACSL4通過促進鐵死亡增強免疫治療療效，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正反饋軸啟動脂質(zhì)過氧化的擴增過程誘導(dǎo)鐵死亡發(fā)生
綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)了鐵死亡過程中脂質(zhì)過氧化感知分子PKCβII；揭示了PKCβII介導(dǎo)脂質(zhì)過氧化迅速擴增促進鐵死亡的分子機制；提示脂質(zhì)過氧化-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)。
