顧偉團隊發現p53誘導細胞鐵死亡的必需基因和分子機制

　　鐵死亡(ferroptosis)是近幾年發現的一種新的細胞死亡方式（2012年被命名），是在小分子物質誘導下發生的氧化性細胞死亡，具有鐵離子依賴性。鐵死亡與帕金森綜合征、胰腺癌等多種疾病相關，并發現可以通過激活或抑制鐵死亡來干預疾病的發展，因此鐵死亡成為近年來的研究熱點。

　　p53基因是最早發現的抑癌基因，也是研究的最多最深入的抑癌基因，p53基因主要通過誘導細胞周期停滯、誘導細胞凋亡等方式抑制癌癥，最近的研究表明，p53基因除了誘導細胞凋亡，還可以誘導細胞鐵死亡。但p53誘導細胞鐵死亡的具體因子和分子機制仍然不清楚。

　　2019年4月8日，哥倫比亞大學顧偉教授團隊在 Nature 子刊 Nature Cell Biology 雜志發表了題為：ALOX12 is required for p53-mediated tumour suppression through a distinct ferroptosis pathway 的研究論文。

　　該論文發現并證實，ALOX12基因是p53介導的通過鐵死亡抑制腫瘤進展所必須的。揭示了p53誘導鐵死亡的分子機制，為通過鐵死亡來干預疾病的研究奠定了基礎。

　　鐵死亡(ferroptosis) 是在小分子物質誘導下發生的氧化性細胞死亡形式，具有鐵離子依賴性。由細胞內脂質活性氧(ROS)生成與降解的平衡失調所致。

　　鐵死亡與帕金森綜合征、胰腺癌、糖尿病并發癥、腎功能衰竭、心腦血管疾病等多種疾病相關，并發現可以通過激活或抑制鐵死亡來干預疾病的發展，因此鐵死亡成為近年來的研究熱點。

　　鐵死亡受到細胞內信號通路的嚴密調控，鐵死亡主要由谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）調控，一旦GXP4異常，就會導致細胞抗氧化能力降低、ROS堆積、最終引起細胞鐵死亡。

　　實驗表明，p53的激活會促進細胞鐵死亡，然而，令人驚訝的是，p53激活對GPX4功能沒有明顯影響。這說明，p53并非通過GPX4來誘導鐵死亡。

　　細胞中的細胞脂質過氧化物的水平除了由GPX4調控外，還可以通過脂氧合酶調控。哺乳動物脂氧合酶家族由（ALOXE3、ALOX5、ALOX12、ALOX12B、ALOX15和ALOX15B）組成。

　　作者通過RNA干擾（RNAi）介導的功能喪失篩選，確定確定這些脂氧合酶是否是p53介導的鐵死亡所必需的。定量PCR分析證實，六種脂氧合酶的每一種的表達均通過RNAi介導的敲低而單獨降低。

　　通過RNAi敲低了ALOX12的表達，鐵死亡被顯著且特異性地阻斷，其他五種脂氧合酶中的任何一種都沒有。蛋白質免疫印跡分析顯示ALOX12消耗對p53水平或p53介導的胱氨酸/谷氨酸轉運蛋白SLC7A11的下調沒有影響。

　　通過CRISPR/Cas9敲除ALOX12，細胞的鐵死亡也被抑制了，這些研究表明，ALOX12是p53介導的鐵死亡所必須的。

　　進一步研究表明，ALOX12失活減少了由活性氧應激誘導的p53介導的細胞凋亡，并且在異種移植腫瘤模型中消除了p53對腫瘤生長的抑制。

　　ALOX12基因位于人類染色體17p13.1上，這是人類癌癥中單等位基因缺失的熱點。一個ALOX12等位基因的丟失足以加速Eμ-Myc淋巴瘤模型中的腫瘤發生。此外，來自人類癌癥的ALOX12錯義突變消除了其對多不飽和脂肪酸氧合能力，并誘導p53介導的鐵死亡。進一步表明ALOX12對p53介導的鐵死亡至關重要。

　　作者還發現，ALOX12對于由小分子抑制劑erastin或GPX4抑制劑誘導的鐵死亡是不必要的。相反，ACSL4是GPX4抑制劑誘導鐵死亡所必需的，但對于p53介導的鐵死亡是不必要的。

　　雖然許多研究表明GPX4抑制作為誘導細胞凋亡的中心節點，但該研究數據確定了p53誘導鐵死亡的獨特機制。

　　該研究發現并證實了p53能夠通過對SLC7A11的轉錄抑制來間接激活ALOX12功能，從而導致ROS應激后ALOX12依賴性的鐵死亡。

　　總的來說，該論文發現并證實了ALOX12基因是p53介導的通過鐵死亡抑制腫瘤進展所必須的。從而揭示了p53誘導鐵死亡的分子機制，也為通過鐵死亡來干預疾病的研究奠定了基礎。