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顾伟团队发现p53诱导细胞铁死亡的必需基因和分子机制!
浏览次数:675 –时间:2019-04-11

        顾伟,1986年毕业于北京大学,1995年获美国哥伦比亚大学博士学位,2007年至今在哥伦比亚大学医学中心担任正教授、担任哥伦比亚大学病理学和细胞生物学系教授和癌症遗传学研究所的副主席。

       顾伟教授主要从事p53在肿瘤抑制和老化两方面的课题研究。他在p53相关调控通路(乙酰化和去泛素化)研究领域取得了杰出成就,在Cell、Nature、Science、Nature Cell Biol.、Nature Genetics、Molecular Cell和Cell Metab.等国际权威杂志上发表论文50余篇,包括以通讯作者在Cell(7篇)、Nature(5篇)和Science(1篇)发表论文13篇(截止到2015年),并担任Cell、Nature、Science和PNAS等国际权威期刊的特约评审人。


        铁死亡(ferroptosis)是近几年发现的一种新的细胞死亡方式(2012年被命名),是在小分子物质诱导下发生的氧化性细胞死亡,具有铁离子依赖性。铁死亡与帕金森综合征、胰腺癌等多种疾病相关,并发现可以通过激活或抑制铁死亡来干预疾病的发展,因此铁死亡成为近年来的研究热点。


        2019年4月8日,哥伦比亚大学顾伟教授团队在 Nature 子刊 Nature Cell Biology 杂志发表了题为:ALOX12 is required for p53-mediated tumoursuppression through a distinct ferroptosispathway 的研究论文。

        该论文发现并证实,ALOX12基因是p53介导的通过铁死亡抑制肿瘤进展所必须的。揭示了p53诱导铁死亡的分子机制,为通过铁死亡来干预疾病的研究奠定了基础。

        铁死亡(ferroptosis) 是在小分子物质诱导下发生的氧化性细胞死亡形式,具有铁离子依赖性。由细胞内脂质活性氧(ROS)生成与降解的平衡失调所致。

        铁死亡与帕金森综合征、胰腺癌、糖尿病并发症、肾功能衰竭、心脑血管疾病等多种疾病相关,并发现可以通过激活或抑制铁死亡来干预疾病的发展,因此铁死亡成为近年来的研究热点。

        铁死亡受到细胞内信号通路的严密调控,铁死亡主要由谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)调控,一旦GXP4异常,就会导致细胞抗氧化能力降低、ROS堆积、最终引起细胞铁死亡。


        实验表明,p53的激活会促进细胞铁死亡,然而,令人惊讶的是,p53激活对GPX4功能没有明显影响。这说明,p53并非通过GPX4来诱导铁死亡。

       细胞中的细胞脂质过氧化物的水平除了由GPX4调控外,还可以通过脂氧合酶调控。哺乳动物脂氧合酶家族由(ALOXE3、ALOX5、ALOX12、ALOX12B、ALOX15和ALOX15B)组成。

       作者通过RNA干扰(RNAi)介导的功能丧失筛选,确定确定这些脂氧合酶是否是p53介导的铁死亡所必需的。定量PCR分析证实,六种脂氧合酶的每一种的表达均通过RNAi介导的敲低而单独降低。


        通过RNAi敲低了ALOX12的表达,铁死亡被显著且特异性地阻断,其他五种脂氧合酶中的任何一种都没有。蛋白质免疫印迹分析显示ALOX12消耗对p53水平或p53介导的胱氨酸/谷氨酸转运蛋白SLC7A11的下调没有影响。

        通过CRISPR/Cas9敲除ALOX12,细胞的铁死亡也被抑制了,这些研究表明,ALOX12是p53介导的铁死亡所必须的。

        进一步研究表明,ALOX12失活减少了由活性氧应激诱导的p53介导的细胞凋亡,并且在异种移植肿瘤模型中消除了p53对肿瘤生长的抑制。

        ALOX12基因位于人类染色体17p13.1上,这是人类癌症中单等位基因缺失的热点。一个ALOX12等位基因的丢失足以加速Eμ-Myc淋巴瘤模型中的肿瘤发生。此外,来自人类癌症的ALOX12错义突变消除了其对多不饱和脂肪酸氧合能力,并诱导p53介导的铁死亡。进一步表明ALOX12对p53介导的铁死亡至关重要。

        作者还发现,ALOX12对于由小分子抑制剂erastin或GPX4抑制剂诱导的铁死亡是不必要的。相反,ACSL4是GPX4抑制剂诱导铁死亡所必需的,但对于p53介导的铁死亡是不必要的。

       虽然许多研究表明GPX4抑制作为诱导细胞凋亡的中心节点,但该研究数据确定了p53诱导铁死亡的独特机制。

       该研究发现并证实了p53能够通过对SLC7A11的转录抑制来间接激活ALOX12功能,从而导致ROS应激后ALOX12依赖性的铁死亡。


        总的来说,该论文发现并证实了ALOX12基因是p53介导的通过铁死亡抑制肿瘤进展所必须的。从而揭示了p53诱导铁死亡的分子机制,也为通过铁死亡来干预疾病的研究奠定了基础。


                                                   罗伯特 G.罗德院士顾伟博士参加赛诺生基因基础研究及临床应用大会


罗伯特 G.罗德院士、顾伟博士参观赛诺生CDMO产业化平台
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