新型熊果苷衍生物W25通过泛素化降解GPX4诱导结直肠癌铁死亡的作用与机制研究

本文聚焦于铁死亡（ferroptosis）在结直肠癌治疗中的潜力，通过理性设计合成25种熊果苷（arctigenin）衍生物，发现化合物W25可显著抑制GPX4蛋白表达并诱导脂质ROS积累，进而触发铁死亡。该研究为靶向GPX4的结直肠癌治疗提供了新型先导化合物（IC50为4.17±0.14 μM），并揭示其通过泛素-蛋白酶体途径降解GPX4的独特机制。

　　

Highlight

本研究通过结构-活性关系（SAR）分析，合理设计并合成了25种新型熊果苷衍生物。其中化合物W25对HCT-116结直肠癌细胞的抗肿瘤效果最显著，优于母体化合物熊果苷。流式细胞术显示，W25使HCT-116细胞中脂质活性氧（ROS）水平提高4.5倍。值得注意的是，铁死亡抑制剂（ferrostatin-1和deferoxamine mesylate）可逆转W25诱导的脂质ROS升高，表明W25能选择性触发HCT-116细胞的铁死亡。同时，W25抑制谷胱甘肽（GSH）水平并提高丙二醛（MDA）水平。更重要的是，Western blot结果显示，W25以剂量依赖方式抑制GPX4蛋白表达，而对其他铁死亡相关蛋白（如FSP1、FTH1和SLC7A11）无显著影响。酶活性数据也表明W25可抑制GPX4活性。此外，蛋白酶体抑制剂MG132逆转了W25对GPX4蛋白表达的抑制。相应的免疫共沉淀实验显示，W25促进了GPX4的泛素化水平，揭示其通过泛素依赖性蛋白酶体降解途径作用于GPX4。这些结果表明，W25是一种通过抑制GPX4对抗结直肠癌的新型铁死亡诱导剂。

The design of arctigenin derivatives

本研究专注于熊果苷衍生物的设计，旨在通过抑制GPX4增强抗肿瘤效果。为提高脂质ROS水平，我们在ARG的4′-OH位引入亲电片段（如氯乙酰胺和α,β-不饱和酮）。如图1所示，大多数已报道的GPX4抑制剂含有氯乙酰胺或α,β-不饱和酮结构，这些结构具有独特的功能优势。选择氯乙酰胺是由于其高反应性和…

Conclusions

本研究详细设计并合成了一系列新型ARG衍生物，重点评估它们对HCT-116细胞的细胞毒性作用。通过广泛筛选和评估，化合物W25被确定为最有效的衍生物（IC₅₀值为4.17±0.14 μM）。深入的机制研究表明，W25提高了HCT-116细胞中的脂质ROS水平，从而诱导结直肠癌细胞的铁死亡。此外，W25处理导致…