综述:铁死亡动态调控因子:铁死亡细胞死亡中的翻译后修饰

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Pharmacological Research 9.1

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  这篇综述系统阐述了铁死亡(ferroptosis)的翻译后修饰(PTM)调控机制,聚焦泛素化(ubiquitination)、类泛素化(UFMylation/SUMOylation/NEDDylation)、烷基化(alkylation)和琥珀酸化(succination)等修饰如何通过调控GPX4、SLC7A11、ACSL4等关键蛋白的稳定性与活性,影响铁依赖的脂质过氧化进程。文章强调E3连接酶、去泛素化酶(DUBs)等PTM相关酶的动态平衡对铁死亡的调控作用,并探讨了靶向PTM治疗癌症和铁相关疾病的临床潜力。

  

铁死亡是一种铁依赖性、由脂质过氧化驱动的程序性细胞死亡形式,在癌症和器官损伤等病理过程中发挥关键作用。翻译后修饰(PTM)通过动态调控GPX4、SLC7A11和ACSL4等关键蛋白的稳定性、活性和相互作用,成为铁死亡的核心调控机制。

泛素化调控铁死亡的三重奏
泛素化通过E1-E2-E3酶级联反应和去泛素化酶(DUBs)的逆向调节实现精准调控。TRIM家族E3连接酶展现双向调控特性:TRIM26既可促进SLC7A11的K48泛素化降解诱导铁死亡,又能通过K63泛素化稳定GPX4抑制铁死亡。SCF家族中,SOCS2通过SH2结构域招募泛素分子促进SLC7A11降解,而CRL2则通过降解p14间接激活NRF2/SLC7A11通路。HECT型E3酶Nedd4L通过泛素化降解ACSL4减少Fe2+
积累,而RBR型HOIP则通过M1线性泛素链保护GPX4。DUBs中,USP35通过去泛素化铁输出蛋白FPN维持铁稳态,OTUD1则通过稳定IREB2增加TFRC介导的铁摄取。

类泛素化的精密调控网络
UFMylation通过UFL1介导p53的K351/357/370/373位点修饰,拮抗MDM2的泛素化降解,形成p53/SLC7A11/GPX4调控轴。SUMOylation呈现双刃剑效应:SENP1介导的A20 SUMO化同时激活ACSL4和抑制SLC7A11;而SENP3通过去SUMO化FSP1的K162位点削弱其抗氧化功能。NEDDylation抑制剂MLN4924通过抑制CRL3活性上调SLC7A11,揭示NEDD8修饰在铁死亡中的潜在作用。

烷基化与琥珀酸化的化学修饰
烷基化主要靶向半胱氨酸残基:RSL3和ML162通过烷基氯基团共价结合GPX4的Sec46活性中心,而withaferin A则修饰Cys107。组蛋白甲基化呈现时空特异性:PRMT8介导H3K4三甲基化促进GDNF表达抑制神经元铁死亡,而EZH2催化的H3K27me3则抑制SLC7A11转录。琥珀酸化在FH缺陷肿瘤中形成特征性修饰,富马酸与GPX4的Cys93发生迈克尔加成反应,直接灭活其抗氧化活性。

PTM交互对话的调控逻辑
PTM交叉对话呈现复杂网络:SUMO化既可促进LTF的泛素化降解增加游离铁,又能竞争性抑制SLC7A11的泛素化;UFM1修饰与泛素化在p53调控上形成分子开关;而组蛋白H3K9me3通过抑制USP10启动子转录,间接阻断GPX4的去泛素化修复。

临床转化的挑战与机遇
现有PTM调节剂如二甲双胍(抑制UFM1)、索拉非尼(激活TRIM54)等已显示临床潜力,但面临靶向性不足的挑战。天然产物β-榄香烯通过泛素化降解GPX4,银杏双黄酮通过TRIM25促进GPX4降解,为开发铁死亡诱导剂提供新思路。未来需聚焦PTM酶的特异性抑制剂开发、修饰位点的精准干预以及天然产物的结构优化,以解决当前治疗窗口狭窄的问题。

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