《Nature | 7-脱氢胆固醇是铁死亡的内源性抑制因子》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-02-03
  • 2024年1月31日,维尔茨堡大学等机构的研究人员在Nature期刊上发表了一篇题为7-Dehydrocholesterol is an endogenous suppressor of ferroptosis的文章。

    铁死亡是细胞死亡的一种形式,不仅作为根除特定肿瘤实体的一种手段而受到广泛关注,还因为它为肿瘤利用代谢适应来抵消磷脂氧化提供了不可预见的见解。

    该研究确定了 7-脱氢胆固醇还原酶 (DHCR7) 的铁蛋白活性及其底物 7-脱氢胆固醇 (7-DHC) 的意外存活功能。尽管先前的研究表明,高浓度的 7-DHC 通过促进脂质过氧化对发育中的神经元具有细胞毒性,但研究人员现在表明,7-DHC 积累在癌细胞中具有强大的促存功能。由于其对过氧自由基的反应性要好得多,7-DHC可有效保护(磷酸化)脂质免受自氧化和随后的碎裂。

    研究人员在神经母细胞瘤和伯基特淋巴瘤异种移植物中进行了验证,证明 7-DHC 的积累能够诱导这些肿瘤向铁死亡抵抗状态的转变,最终导致更具侵袭性的表型。总而言之,该研究结果提供了令人信服的证据,证明7-DHC的抗铁蛋白活性尚未被识别为一种细胞内在机制,可以被癌细胞利用来逃避铁死亡。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-023-06878-9
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    • 2024年1月31日,同济大学王平团队在Nature在线发表题为7-Dehydrocholesterol dictates ferroptosis sensitivity的研究论文。 铁死亡是一种独特的受调控的细胞死亡方式,由于其在各种病理生理条件(包括癌症、神经退行性疾病和器官IRI)中的关键作用而受到广泛关注。铁死亡的一个重要标志是铁依赖性磷脂过氧化,这有助于膜损伤。细胞具有内在的防御系统来保护自己免受磷脂过氧化。半胱氨酸/半胱氨酸-谷胱甘肽-谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)轴是抑制铁死亡的主要途径,其作用是将过氧化氢磷脂解毒为磷脂醇。可选的保护机制包括自由基捕获抗氧化活性介导的机制,如铁死亡抑制蛋白1 (FSP1) -辅酶Q10 (CoQ10,也称为泛素-10),二氢羟酸脱氢酶(DHODH) -辅酶Q10和GTP环水解酶1 (GCH1) -四氢生物蝶呤(BH4)轴;(2) MBOAT1/2介导的细胞磷脂重塑。 7-DHC是远端胆固醇生物合成途径的代谢中间体,通过DHCR7转化为胆固醇。作为一种不饱和甾醇,7-DHC在其B环上含有5,7-二烯,可以作为脂肪酸过氧自由基的有效H原子供体。然而,除了7-DHC衍生的氧甾醇对神经元和视网膜细胞造成的细胞毒性外,7-DHC的生物学作用尚不清楚,尽管DHCR7突变是Smith-Lemli-Opitz综合征的标志,并在Burkitt淋巴瘤患者中被发现。 该研究利用全基因组CRISPR-Cas9筛选,发现参与远端胆固醇生物合成的酶通过决定7-脱氢胆固醇(7-DHC)的水平在调节铁死亡中具有关键但相反的作用。7-脱氢胆固醇是远端胆固醇生物合成的中间代谢物,由甾醇C5 -去饱和酶(SC5D)合成,并由7-DHC还原酶(DHCR7)代谢,用于胆固醇合成。研究人员发现,MSMO1、CYP51A1、EBP和SC5D等通路组分是铁死亡的潜在抑制因子,而DHCR7则是一个促铁死亡基因。 在机制上,7-DHC通过使用共轭二烯发挥其抗磷脂自氧化功能,并保护血浆和线粒体膜免受磷脂自氧化,从而指示铁死亡监测。重要的是,通过药物靶向EBP阻断内源性7-DHC的生物合成可诱导铁死亡并抑制肿瘤生长,而通过抑制DHCR7增加7-DHC水平可有效促进癌症转移并减轻肾脏IRI的进展,支持该轴在体内的关键功能。综上所述,该研究揭示了7-DHC作为一种天然的抗铁毒性代谢物的作用,并表明药理学操纵7-DHC水平是一种很有前景的治疗癌症和IRI的策略。
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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2018-07-17
    • 在国家自然科学基金项目(项目批准号:31430044、81260041、U1403221)等资助下,武汉大学宋保亮教授与新疆医科大学马依彤教授团队在胆固醇代谢机制方面研究取得重要进展。研究成果以“A LIMA1 Variant Promotes Low Plasma LDL Cholesterol and Decreases Intestinal Cholesterol Absorption”(LIMA1基因变异减少小肠胆固醇吸收并降低血浆低密度脂蛋白胆固醇水平)为题,于2018年6月8日在Science(《科学》)上在线发表。武汉大学宋保亮教授和新疆医科大学马依彤教授为共同通讯作者,武汉大学张莹钰博士、新疆医科大学付真彦教授与武汉大学魏健博士为共同第一作者。论文链接:http://science.sciencemag.org/content/360/6393/1087.full。   该研究发现哈萨克族饮食习惯以牛羊肉、奶制品为主,但患有冠心病的病人比汉族、维吾尔族少。新疆心血管疾病风险调查时,发现一个哈萨克族血浆低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平降低的家系,并对该家系中低水平的和正常的LDL-C成员进行全外显子组测序,鉴定出LIM Domain and Actin Binding 1(LIMA1)基因的一个杂合移码缺失突变K306fs(LIMA1: NM_001113546: exon 7: c. 916_923 del: p. K306fs)和血浆低LDL-C水平有关。通过用气相色谱-质谱测定该家系成员血浆中芸苔甾醇:7-烯胆烷醇(Ca: L)的比值,发现携带LIMA1-K306fs突变成员的小肠胆固醇吸收降低。为揭示LIMA1蛋白参与胆固醇吸收的分子机制,通过动物实验首先证实LIMA1蛋白在小鼠小肠组织高表达,并发现LIMA1基因缺失导致小鼠胆固醇吸收减少、血浆胆固醇水平降低,能够抵抗饮食诱导的高胆固醇血症。小鼠小肠免疫荧光染色实验表明LIMA1、NPC1L1和myosin Vb蛋白在小肠绒毛上皮细胞刷状缘膜上存在共定位。细胞水平研究发现LIMA1蛋白参与NPC1L1蛋白从内吞循环体(Endocytic Recycling Compartment,ERC)向质膜(Plasma Membrane,PM)的细胞内转运过程。结果表明LIMA1蛋白介导NPC1L1蛋白和myosin Vb蛋白相互作用,从而参与NPC1L1蛋白的细胞内转运,阻断LIMA1和NPC1L1的结合可以抑制NPC1L1介导的胆固醇吸收。该研究证实LIMA1是调节胆固醇吸收的关键蛋白,为研究降胆固醇药物提供了新靶点。 ——文章发布于2018-07-09