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为探究溶酶体 H+外流慢通路的分子机制及其在相关疾病中的作用，研究人员开展了 SLC7A11 作为溶酶体 H+转运体的研究。结果发现 SLC7A11 介导溶酶体 H+泄漏，影响溶酶体功能、铁死亡和帕金森病病理，这为相关疾病治疗提供了新靶点。
在细胞的微观世界里，溶酶体扮演着至关重要的角色。它就像细胞的 “清道夫”，维持着细胞内环境的稳定。溶酶体内部呈酸性，这种酸性环境对于其发挥水解酶活性、降解大分子物质至关重要。然而，长期以来，科学家们对溶酶体维持酸性环境的机制，尤其是质子（H
+）外流的具体途径，了解得并不完全清楚。此前已知 V 型 H
+ ATPase 负责将 H
+泵入溶酶体，TMEM175 介导快速 H
+泄漏，但还有一个未被识别的慢速 H
+泄漏途径，其分子机制一直是个谜。此外，溶酶体酸性异常与多种神经疾病，如帕金森病（PD）和阿尔茨海默病（AD）密切相关，这使得探究溶酶体 H
+转运机制变得更加迫切。
为了解开这些谜团，浙江大学的研究人员展开了深入研究。他们通过一系列实验，最终发现 SLC7A11 是溶酶体中一种非传统的 H+转运体。这一发现意义重大，为深入理解溶酶体功能、铁死亡过程以及帕金森病的发病机制提供了新的视角，也为相关疾病的治疗提供了潜在的新靶点。该研究成果发表在顶尖学术期刊《Cell》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在筛选相关分子时，利用 CRISPR-Cas9 技术构建孤儿溶酶体膜蛋白（OLMP）基因敲除细胞系库；通过免疫沉淀（Lyso-IP）技术分离溶酶体，用于后续的蛋白检测和 pH 成像分析；借助多种细胞死亡检测实验，如 Cell Counting Kit-8（CCK8）细胞活力检测、碘化丙啶（PI）染色和乳酸脱氢酶（LDH）释放检测等，探究铁死亡相关机制；还使用蛋白质免疫印迹（Western blotting）技术检测蛋白表达水平。同时，研究人员获取了帕金森病患者的皮肤成纤维细胞样本，以及 Slc7a11-/-小鼠等实验模型。
研究结果如下：
- TMEM175 非依赖的溶酶体质子泄漏：通过抑制 V 型 H+ ATPase，发现存在 TMEM175 非依赖的 H+泄漏机制（LysoH2），表明在生理 pHLy范围内存在尚未明确的慢速 H+泄漏途径。
- 基因和小分子化合物筛选确定 SLC7A11 为 LysoH2 途径的分子介质：利用 CRISPR-Cas9 构建 OLMP 基因敲除细胞系库，并进行小分子化合物高通量筛选，发现 SLC7A11 基因敲除细胞的溶酶体在 V 型 H+ ATPase 抑制后仍显著酸化，且一些小分子化合物可调节溶酶体 pH，综合确定 SLC7A11 是 LysoH2 途径的潜在介质。
- SLC7A11 是溶酶体膜蛋白：通过免疫沉淀、荧光标记等实验证实内源性 SLC7A11 蛋白富集于溶酶体组分，且主要定位于溶酶体膜。同时，发现系统 xc-胱氨酸 / 谷氨酸反向转运体的另一组成部分 SLC3A2 也存在于溶酶体膜。
- SLC7A11 不依赖 ROS/GSH 和铁死亡来消散溶酶体质子梯度：在 SLC7A11 基因敲除细胞中重新表达 SLC7A11 可恢复溶酶体酸度和 H+泄漏，且抗氧化剂和铁死亡诱导剂等实验表明 SLC7A11 对溶酶体酸度的调节独立于 ROS 和铁死亡。
- SLC7A11 通过胱氨酸和谷氨酸通量介导溶酶体 H+泄漏：SLC7A11 基因敲除细胞中溶酶体胱氨酸水平升高，实验发现降低溶酶体胱氨酸水平或增加谷氨酸浓度可影响溶酶体 H+泄漏，表明胱氨酸和谷氨酸通量可能驱动溶酶体 H+泄漏。
- 增加 SLC7A11 表达促进细胞中溶酶体 H+外流：在 HeLa 细胞中过表达 SLC7A11 可降低溶酶体酸度，增加 H+泄漏，且通过特定突变实验表明溶酶体表达和活性决定了溶酶体 H+泄漏的速率和程度。
- SLC7A11 介导的溶酶体 H+泄漏对溶酶体水解酶活性至关重要：通过使用氯喹等药物调节溶酶体 pH，发现 SLC7A11 缺乏会导致溶酶体降解缺陷，影响自噬通量和溶酶体水解酶活性，补充相关药物可恢复这些缺陷。
- SLC7A11 介导的溶酶体 H+泄漏缺失导致溶酶体储存表型：SLC7A11 基因敲除细胞和相关小鼠模型中，溶酶体出现胆固醇和脂褐素积累、溶酶体增大等储存表型，药物处理可逆转这些表型。
- 最佳溶酶体 pH 对细胞防止铁死亡至关重要：实验表明溶酶体 H+泄漏和腔内 pH 稳态对 SLC7A11 的抗铁死亡作用至关重要，溶酶体过酸化在 SLC7A11 缺陷诱导的铁死亡中起必要作用。
- SLC7A11 缺陷导致小鼠大脑和培养神经元中病理性 α - 突触核蛋白聚集：研究发现 SLC7A11 的一些突变影响其在溶酶体中的功能，患者来源的细胞和小鼠模型中出现溶酶体过酸化、降解缺陷和 α - 突触核蛋白聚集增加，药物处理可缓解这些现象。
研究结论表明，SLC7A11 是溶酶体中调节 H+通量的关键分子，通过介导胱氨酸和谷氨酸通量调节溶酶体 pH，进而影响溶酶体功能、铁死亡和帕金森病病理过程。这一发现为理解细胞内环境稳态维持机制提供了重要依据，也为治疗溶酶体相关疾病，尤其是帕金森病，开辟了新的方向。未来，有望基于这一发现开发出针对这些疾病的新型治疗策略，为患者带来新的希望。
