本文來(lái)自Cancer辅髓,DOI: 10.1126/science.aaw9872灼舍,喜歡的朋友可以自行下載,不廢話拉鹃,讀起。
Cysteine depletion induces pancreatic tumor?ferroptosis in mice鲫忍。
這是一篇介紹腫瘤鐵死亡的文章膏燕,高端、大氣悟民、上檔次坝辫。不一定能讀懂,但是射亏,我就不想讀懂近忙。鐵死亡是細(xì)胞死亡的一種形式,由脂質(zhì)活性氧(ROS)的災(zāi)難性積累引起智润。致癌信號(hào)在許多腫瘤類型中增加脂質(zhì)ROS的產(chǎn)生及舍,并被來(lái)自氨基酸半胱氨酸的代謝物所抵消。說(shuō)明了什么窟绷,半胱氨酸對(duì)腫瘤鐵死亡具有保護(hù)作用啊锯玛。PDAC細(xì)胞使用半胱氨酸合成谷胱甘肽和輔酶A,這兩種物質(zhì)一起下調(diào)鐵死亡钾麸。小結(jié)一下:半胱氨酸可以合成GSH和輔酶A更振,抑制鐵死亡。也就是半胱甘酸可以促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)饭尝,抑制腫瘤死亡肯腕。Cancer的文章,我不能不小心仔細(xì)啊钥平。那么半胱氨酸怎么來(lái)的呢实撒,是通過(guò)一個(gè)叫Xc-的系統(tǒng)輸入的(我也不懂姊途,一看就高大上)≈科普一下捷兰,半胱氨酸是非必需氨基酸,可以自己合成的负敏。如何模擬腫瘤在體內(nèi)的環(huán)境呢贡茅,轉(zhuǎn)基因鼠是不是要安排一下,發(fā)現(xiàn)敲除Xc-系統(tǒng)中的一個(gè)亞單元SLc7a11就可以誘導(dǎo)腫瘤鐵死亡其做,當(dāng)然也可以用半胱氨酸(胱氨酸)酶來(lái)復(fù)制出同樣的效果顶考。(講的好有道理,我竟然無(wú)言以對(duì))妖泄。眾所周知驹沿,KRAS突變是胰腺癌最常見的突變形式,突變后的KRAS介導(dǎo)了一系列的生物過(guò)程蹈胡,包括增殖渊季、侵襲、代謝改變等罚渐。其中ROS就是KRAS介導(dǎo)諸多生物學(xué)過(guò)程所產(chǎn)生的廢物却汉,腫瘤組織如何將其代謝出去避免集聚引起腫瘤氧超載死亡的呢?這里不得不說(shuō)體內(nèi)的活性氧代謝搅轿,一般都是還原成分如GSH將活性氧轉(zhuǎn)化為非活性形式進(jìn)行代謝病涨。
這里是不是可以插入一段什么是活性氧及代謝的簡(jiǎn)介啊,安排一下:活性氧(ROS)是含氧的化學(xué)反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)璧坟。實(shí)例包括過(guò)氧化物既穆,超氧化物,羥基自由基雀鹃,單線態(tài)氧幻工,和α-氧。在生物學(xué)背景下黎茎,ROS形成為氧的正常代謝的天然副產(chǎn)物囊颅,并且在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和體內(nèi)平衡中具有重要作用。然而傅瞻,在環(huán)境壓力(例如踢代,紫外線或熱暴露)期間,ROS水平會(huì)急劇增加嗅骄。這可能會(huì)對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重?fù)p害胳挎,這被稱為氧化應(yīng)激。ROS的產(chǎn)生受植物中應(yīng)激因子反應(yīng)的強(qiáng)烈影響溺森,這些增加ROS產(chǎn)生的因素包括干旱慕爬,鹽度窑眯,寒冷,營(yíng)養(yǎng)缺乏医窿,金屬毒性和UV-B輻射磅甩。ROS也由外源性源如電離輻射產(chǎn)生。在機(jī)體內(nèi)姥卢,ROS的主要來(lái)源之一是線粒體內(nèi)膜的呼吸鏈底物端卷要,在線粒體中的電子傳遞鏈復(fù)合物將電子傳遞給O2的過(guò)程中,有一部分O2被還原隔显,形成O2-或H2O2却妨。其中饵逐,最為重要的是O2-括眠,它是大部分的ROS的前體,主要由線粒體內(nèi)膜呼吸鏈中的蛋白酶復(fù)合體Ⅰ倍权、Ⅲ產(chǎn)生掷豺。這部分作為代謝副產(chǎn)物的ROS長(zhǎng)期被當(dāng)作損傷生物大分子的毒性分子,但近年來(lái)被認(rèn)為在較低水平時(shí)作為一類信號(hào)小分子具有生理作用薄声,另一個(gè)ROS的重要來(lái)源是NADPH化酶当船,其催化亞基被稱為NADPH氧化酶2(NADPHoxidase2,NOX2/gp91phax)默辨,能夠在細(xì)胞質(zhì)膜上表達(dá)德频。在不同的組織中已經(jīng)鑒定了6種NOX-2的同源物:NOX1,NOX3缩幸,NOX4壹置,NOX5,DUOX1和DUOX2表谊,統(tǒng)稱為NOX家族蛋白钞护。這些酶能通過(guò)質(zhì)傳遞電子產(chǎn)生ROS,可以大量存在于吞噬細(xì)胞爆办,也在其他各種組織細(xì)胞中以較低水平普遍存在难咕,參與很多膜受體下游信號(hào)激活。
正常時(shí)距辆,約2%的氧參與活性氧的產(chǎn)生余佃;生理?xiàng)l件下,適量的活性氧可促進(jìn)免疫跨算、修復(fù)爆土、存活、生長(zhǎng)等漂彤。消除活性氧的抗氧化體系分為酶系和非酶系雾消,酶系有超氧化物歧化酶(SOD)灾搏、過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GPx)等立润,非酶系主要是還原型谷胱甘肽(GSH)狂窑、維生素C/E等。細(xì)胞內(nèi)高水平谷胱甘肽GSH桑腮,CAT(H2O2酶)泉哈、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GPx)、超氧化物歧化酶SOD破讨、環(huán)孢素丛晦、抗凋亡因子Bcl-2,可下調(diào)活性氧的產(chǎn)生水平提陶。以亞鐵血紅素過(guò)氧化物酶/辣根過(guò)氧化物酶催化H2O2氧化熒光物烫沙、產(chǎn)生熒光素的熒光法,特異性和靈敏度較高;通過(guò)測(cè)定活性氧損傷的產(chǎn)物如脂質(zhì)過(guò)氧化物(oxLDL)和DNA損傷產(chǎn)物(8-羥基鳥嘌呤)等隙笆,可間接反映活性氧產(chǎn)量锌蓄。
線粒體是過(guò)量的活性氧主要的促調(diào)亡靶,可誘導(dǎo)線粒體雙層膜通透孔(PT孔)開放撑柔,釋放鈣離子瘸爽、細(xì)胞色素C、凋亡誘導(dǎo)因子AIF铅忿,引起胱冬蛋白酶caspase9激活caspase3/6/7剪决;可使線粒體電子傳遞鏈解耦聯(lián),下調(diào)ATP產(chǎn)生水平檀训,上調(diào)促凋亡蛋白Bax的表達(dá)水平柑潦,最后使線粒體外膜破裂,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡肢扯《什纾活性氧在體內(nèi)作用很廣泛,介導(dǎo)的通路也很多蔚晨,上個(gè)簡(jiǎn)單直觀的圖吧乍钻,具體感興趣的朋友可以去檢索一下。
那個(gè)半胱氨酸是怎么進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)的呢铭腕,需要Xc-系統(tǒng)(高大上有沒有银择,有沒有必要科普一下呢?在生理狀態(tài)下Glu/胱氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體(XC-)釋放一分子的Glu累舷,攝取一分子的胱氨酸入細(xì)胞內(nèi)浩考,兩者藕聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)。胱氨酸在細(xì)胞內(nèi)迅速被還原為半胱氨酸被盈,一部分參與細(xì)胞內(nèi)重要自由基清除劑谷胱甘肽的合成析孽,另一部分則出細(xì)胞氧化成胱氨酸搭伤,重新參與XC-系統(tǒng)循環(huán)。生化不學(xué)好袜瞬,科研都做不了A!就這…………)邓尤,作者在Xc-譜系缺失小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)在正常細(xì)胞中即使Xc-系統(tǒng)缺失拍鲤,好像對(duì)ROS集聚也沒有太多作用啊,說(shuō)明正常體內(nèi)對(duì)半胱氨酸需求也不是那么多嗎汞扎。那么季稳,腫瘤代謝活躍,產(chǎn)生大量ROS 澈魄,對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的需求就另說(shuō)了景鼠,可能會(huì)是腫瘤治療的一個(gè)潛在靶點(diǎn)。這個(gè)胱氨酸和半胱氨酸我是徹底蒙了一忱,光是英文就容易錯(cuò)莲蜘,一個(gè)是cystine(胱氨酸),一個(gè)是cysteine(半胱氨酸)帘营,你能知道誰(shuí)是誰(shuí)?感覺這個(gè)文章就是講了半胱氨酸在腫瘤體內(nèi)介導(dǎo)了ferroptosis過(guò)程逐哈,是不是也沒這么難懂了芬迄。
首先,要看看半胱氨酸的作用昂秃,在培養(yǎng)基里加入不同濃度的胱氨酸或者Xc-系統(tǒng)抑制劑IKE看看效果怎么樣禀梳。在五個(gè)PDAC株中的四個(gè)中,胱氨酸饑餓使細(xì)胞存活率降低了80%以上肠骆;這在很大程度上可以通過(guò)添加親脂性抗氧化劑Trolox來(lái)預(yù)防算途。胱氨酸饑餓的細(xì)胞經(jīng)歷了災(zāi)難性的質(zhì)膜不穩(wěn)定,但是并沒有發(fā)生核碎裂(作者這里有個(gè)視頻)
IKE處理模仿了胱氨酸停用的效果,以一種外觀上與胱氨酸饑餓相同但與星形孢子素誘導(dǎo)的凋亡不同的方式迅速殺死了四個(gè)敏感的PDAC株中的大多數(shù)細(xì)胞(這里作者提供的是視頻)莉钙。
這里為什么會(huì)用到星狀孢子素(STN)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡我還是不理解。胱氨酸饑餓和系統(tǒng)Xc-抑制(統(tǒng)稱為半胱氨酸耗竭)都不會(huì)誘導(dǎo)caspase3清除(caspase3是經(jīng)典凋亡途徑的標(biāo)記物蚊伞,還有caspase8席赂、9等吮铭,給個(gè)超鏈接,想要學(xué)習(xí)凋亡的老師們可以看看颅停,太復(fù)雜啊沐兵,我哭了),說(shuō)明這種處理后細(xì)胞死亡并不是凋亡便监,而是一種活性氧超載所致的細(xì)胞死亡扎谎,別動(dòng),回顧一下細(xì)胞死亡類型(凋亡烧董,壞死毁靶,鐵死亡,其他未知的死亡方式)逊移,這里基本可以排除凋亡预吆、壞死(壞死的時(shí)候細(xì)胞會(huì)腫脹、變大胳泉,爆炸)拐叉,這要不是鐵死亡那作者發(fā)財(cái)了,又發(fā)現(xiàn)了人類未解之迷惑系列扇商,或者可以自己再明個(gè)名什么的凤瘦,作者要笑醒了。先排除鐵死亡再說(shuō)吧案铺。
作者發(fā)現(xiàn)蔬芥,去鐵胺(DFO,一種鐵螯合劑)控汉、鐵抑素-1(Fer1笔诵,一種鐵死亡抑制劑)或N-乙酰半胱氨酸(NAC,一種半胱氨酸的細(xì)胞通透性類似物)共同處理人PDAC細(xì)胞可以顯著減少半胱氨酸耗竭引起的細(xì)胞死亡姑子,而凋亡或壞死的抑制劑對(duì)細(xì)胞死亡的影響很小乎婿。
可以看出不同細(xì)胞對(duì)自噬的作用還是不一樣的街佑,別動(dòng)谢翎,那和鐵死亡、鐵自噬有什么關(guān)聯(lián)舆乔?(我覺得可能這個(gè)階段鐵自噬是對(duì)細(xì)胞鐵死亡起到作用的岳服,通過(guò)增強(qiáng)鐵自噬促進(jìn)腫瘤死亡);使用熒光探針C11-BODIPY希俩,我們觀察到半胱氨酸耗竭后細(xì)胞死亡前脂質(zhì)氧化(鐵死亡的一個(gè)標(biāo)志)的大量增加吊宋;這可以通過(guò)Trolox、Fer-1、NAC和DFO的共同處理來(lái)抵消璃搜。
上圖B反應(yīng)的應(yīng)該是在胱氨酸饑餓過(guò)程中脂質(zhì)過(guò)氧化增強(qiáng)了,加入脂質(zhì)過(guò)氧化抑制劑Tro可以阻斷這個(gè)過(guò)程,但是并沒有改善細(xì)胞的應(yīng)激狀態(tài)浸须。從這些實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論,大多數(shù)PDAC細(xì)胞系依賴半胱氨酸來(lái)防止鐵死亡香璃。那么Xc-系統(tǒng)呢?下面是數(shù)據(jù)庫(kù)信息挖掘舟误,一波分析走起葡秒,對(duì)SLC7A11在人類數(shù)據(jù)集的表達(dá)分析顯示,與正常組織相比嵌溢,PDAC中有適度的過(guò)度表達(dá)眯牧,PDAC中過(guò)表達(dá),并且與氧化還原應(yīng)激的特征有關(guān)赖草。
然后作者又去TCGA上挖數(shù)據(jù)了如暖,我的天笆檀,在PDAC上皮和間質(zhì)中表達(dá)存在差異,發(fā)現(xiàn)在多數(shù)腫瘤中SLC7A11也高表達(dá)盒至,而且在部分腫瘤中與低生存相關(guān)酗洒。
想要高大上,轉(zhuǎn)基因工程鼠缺不了枷遂,而且還是雙重重組基因工程策略(這是什么玩意兒樱衷,不懂,就是很高端的感覺)KrasFSF.G12D/+酒唉;Tp53R172H/+矩桂;Pdx1FlpOtg/+;Slc7a11F1/F1痪伦;Rosa26CreERT2/+(KPFSR)小鼠(懂得人來(lái)解釋解釋這是什么意思 )侄榴。這個(gè)和自發(fā)成瘤的KPC鼠還是不太一樣雹锣,需要條件誘導(dǎo),是以一種Flpo依賴的方式出現(xiàn)KRAS及TP53突變癞蚕,誘導(dǎo)胰腺癌自發(fā)發(fā)生的蕊爵。說(shuō)是基因型及表型和KPC鼠是一樣的。但是桦山,他莫昔芬通過(guò)rosa26位點(diǎn)表達(dá)的Cre重組酶的作用誘導(dǎo)SLc7a11的全身性缺失攒射。這是一種什么神仙設(shè)計(jì)。原來(lái)Rosa26中設(shè)計(jì)的是一種條件表達(dá)基因恒水,表達(dá)的是重組酶会放,重組酶的作用位點(diǎn)是Slc7a11,直接切除了靶基因寇窑。excellent鸦概。感覺有點(diǎn)畫蛇添足的感覺,為什么不直接把Slc7a11設(shè)計(jì)成條件表達(dá)基因甩骏,還有繞一個(gè)彎呢窗市?原因只有一個(gè),有錢饮笛,任性咨察。
然后,作者開始又驗(yàn)證了這個(gè)KPFSR鼠的成瘤和重組效率怎么樣了(一臉問(wèn)號(hào))福青,我看不懂了摄狱,反正很高大上,給你們圖无午,能看懂的自己看吧媒役。
我還能讀,我還要讀宪迟,朕的江山酣衷,朕的子民啊次泽!當(dāng)那個(gè)轉(zhuǎn)基因鼠腫瘤長(zhǎng)到4-7mm的時(shí)候穿仪,給予6天他莫昔芬和vesicle處理,然后通過(guò)超聲觀察腫瘤生長(zhǎng)情況意荤。然后就發(fā)現(xiàn)了在KPFSR小鼠已建立的腫瘤中啊片,slc7a11的缺失幾乎是給予vesicle治療的中位生存期的兩倍。在重組組大部分腫瘤呈現(xiàn)出了生長(zhǎng)停止或者生長(zhǎng)減緩玖像,其中有一例居然消退了紫谷,但是vesicle組沒有發(fā)現(xiàn)這種表現(xiàn)。即使補(bǔ)充了半胱氨酸類似物NAC也沒有改變什么。彰顯了Slc7a11的作用碴里。
在尸檢寇壳,通過(guò)PCR/WB發(fā)現(xiàn)escaped tumor中顯示出 incomplete Slc7a11 recombination醒颖,顯示出非重組腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。
Cancer果然不一樣壳炎,不行了泞歉,我要倒下了,今天到此為止匿辩,預(yù)知后事如何腰耙,且聽下回分解。歡迎批評(píng)铲球、指正挺庞。