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2012年哥伦比亚大学的Brent R. Stockwell教授第一次提出了“铁死亡”的概念，自铁死亡概念提出以来，一直是科学界的研究热点。近期，Brent R. Stockwell教授研究团队针对铁死亡机制的题为“Phospholipids with two polyunsaturated fatty acyl tails promote ferroptosis”的新研究在《Cell》上发表。

含有单个多不饱和脂肪酸酰基尾的磷脂（PL-PUFA1s）被认为是铁死亡的驱动因素，而具有二酰基- PUFA尾的磷脂（PL-PUFA2s）却很少被提及，该研究发现脂肪酸或磷脂处理后，二酰基- PUFA磷脂酰胆碱（PC-PUFA2s）显著聚集，这与癌细胞对铁死亡的敏感性相关。除此之外，PC-PUFA2s的缺失发生在衰老和亨廷顿病脑组织中，与铁死亡有关。值得注意的是，PC-PUFA2s与线粒体电子传递链（mtETC）相互作用产生ROS，启动脂质过氧化。线粒体靶向抗氧化剂保护细胞免受PC-PUFA2s诱导的线粒体ROS（mtROS）、脂质过氧化和细胞死亡。这些发现揭示了PC-PUFA2s在多种情况下控制线粒体稳态和铁死亡中的关键作用，并解释了游离脂肪酸的铁死亡调节机制，PC-PUFA2s可能作为调节铁死亡的诊断和治疗靶点。

1. PC-PUFA2s诱发铁死亡

为研究磷脂调节铁死亡的机制，研究团队向培养基中添加了不同的磷脂（PLs）以明确不同PLs种类对于细胞活性的影响，发现不同的极性头部和脂肪酰基尾对细胞活性的影响：

与磷脂酰乙醇胺（PEs）相比，磷脂酰胆碱（PCs）诱导铁死亡具有更高的效力和特异性，进一步研究发现PC-PUFA2s对于铁死亡的诱导效力比PC-PUFA1s更高。通过添加凋亡、坏死性凋亡、自噬、铁死亡的抑制剂来对死亡类型进行确定，发现仅有铁死亡的抑制剂明显抑制了PC-PUFA2s诱导的细胞死亡。为进一步研究生理情况下PC-PUFA2s在铁死亡中的作用，研究团队使用铁死亡敏感和铁死亡拮抗的细胞系对基线水平的PC-PUFA2进行研究，发现铁死亡敏感细胞系的PC-PUFA2s丰度明显更高。

                                                                                                                                图1. PC-PUFA2s诱发铁死亡

                                                                                                                             （文中所有图片均源自《Cell》）

2. PC-PUFA2s与mtETC的相互作用

为了阐明介导PL-PUFA2s诱导铁死亡的效应器，研究团队通过Pull-Down实验结合质谱（MS）来鉴定PLs结合蛋白复合物。结果显示，从所有样本中鉴定出大约3500种蛋白，主成分分析显示biotin-PL（22:6，22:6）组与所有其他处理组有明显差异。比较biotin-PL-PUFA2和biotin-PL-PUFA1的火山图分析结果，biotin-PL-PUFA2在pull-down中特异性富集了mtETC复合物I蛋白，通过western blot检测洗脱样品中的ETC复合物蛋白，发现复合物I蛋白仅存于biotin-PL（22:6，22:6）处理的样本中，而复合物III和IV也存于biotin-PL（18:0，22:6）处理的样本中。这些数据表明，线粒体复合物I特别参与了PL-PUFA2s的作用机制。研究团队进一步研究外源PL-PUFA2s在不同细胞器中的分布，通过检测荧光基团结合biotin-PL（22:6，22:6）或PL（18:0，22:6）处理的IGROV-1细胞，发现biotin-PL（22:6，22:6）在线粒体和内质网显著聚集，而不聚集在高尔基体和溶酶体。另外，用亚致死量的PC（22:6，22:6）处理HT-1080细胞，并分离出线粒体。使用LC-MS提取线粒体和其他细胞结构中的脂质并进行分析，发现线粒体和其他细胞结构中均存在PC（22:6，22:6），处理后线粒体中PC（22:6，22:6）的增加较高，线粒体似乎是PC-PUFA2s积累的重要位点。

                                                                                                                           图2. PC-PUFA2s呈现出与mtETC的相互作用

3. PC-PUFA2s诱导线粒体应激

为了研究与PC-PUFA2s积累相关的线粒体应激，研究团队从不同的角度评估线粒体功能，如：线粒体ROS（mtROS）、线粒体膜电位和线粒体氧化磷酸化。通过荧光探针MitoSOX检测发现PC-PUFA2s诱导线粒体超氧化物产生显著增加。据报道，mtETC复合体I产生的ROS促进铁死亡，过量PC-PUFA2s的积累可能会破坏ETC复合体I结构并影响电子传递，导致ROS生成增加。用罗丹明123对线粒体膜电位进行特异性标记发现，与PC-PUFA1s和对照组相比，PC-PUFA2s显著降低了线粒体膜电位。通过测定耗氧率（OCR）来反映线粒体呼吸活动，PC-PUFA2s可显著降低OCR，PC-PUFA2s处理的细胞形态未发射改变说明OCR降低是由于抑制线粒体呼吸而不是细胞活力。线粒体靶向抗氧化剂mitoquinone（MitoQ）可有效减少PC-PUFA2s处理后线粒体超氧化物的积累，MitoQ可以抑制PC-PUFA2s诱导的脂质过氧化。

                                                                                                                                        图3. PC-PUFA2s诱导线粒体应激

4. PC-PUFA2s在ER中诱导脂质过氧化，但不诱导UPR

该研究团队之前报道了内质网（ER）是驱动铁死亡脂质过氧化的关键部位。有趣的是，通过用荧光脂质过氧化氢探针Liperfluo和ER-tracker、mito-tracker共染色细胞，观察到PC-PUFA2s处理的细胞中脂质过氧化显著增加，而PC-PUFA1s处理的没有增加，且在ER中增加的更明显，这与之前的研究一致。为了评估PC-PUFA2s处理后的内质网应激，测量了介导内质网未折叠蛋白反应（UPR）的基因表达水平，结果显示这些标志物在PC-PUFA2s处理的细胞中并没有显著变化，说明虽然有脂质过氧化发生，但并未诱导UPR。

                                                                                                                     图4. PC-PUFA2s在ER中诱导脂质过氧化，但不诱导UPR

综上所述，PC-PUFA2s是一种重要的促铁死亡脂类，指出了PC-PUFA2s通过独特机制促进细胞死亡的新观点。这些发现不仅增进了我们对铁死亡机制的理解，还为开发针对铁死亡相关疾病的治疗策略提供了新靶点。

云克隆开发了上述研究中涉及到的相关靶标的蛋白、抗体以及试剂盒产品。靶标及核心货号如下，供参考：