细胞膜作为细胞的“城墙”,不仅保护着细胞内部结构,还负责与外界的物质交换。然而,细胞膜也是脆弱的,许多不利条件都可能导致膜功能受损,甚至是膜泄露。尤其是一种名为“脂质过氧化”的条件过度时,细胞就会启动一种特殊的铁死亡程序,进行自我摧毁。
为了防止铁死亡的随意发生,在漫长进化过程中,细胞也发展出了两套预防工具:一种是谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4),它可以清除已经产生的脂质过氧化物;另一种是铁死亡抑制蛋白1(FSP1),它负责再生细胞膜上的抗氧化剂,阻止脂质过氧化的发生。
不过,研究人员仍期待能找到促进癌细胞铁死亡的方法,以此阻止肿瘤的发展。
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在最近发表于《自然-细胞生物学》的一篇论文中,德国维尔茨堡大学的研究人员发现日常饮食中常见的维生素B2(核黄素)可以帮助FSP1发挥功能,进而在健康条件下避免铁死亡的发生。但换一个角度,如果直接阻断了癌细胞的维生素B2代谢途径,就可以特异性地诱导癌细胞死亡,这为癌症治疗开辟了一种新的思路。
目前科学界对GPX4的研究较为深入,而对FSP1的调控机制仍不够清晰。新研究构建了一种特殊的细胞模型:这些细胞失去了GPX4的保护,完全依赖FSP1维持生存。在随后的基因筛选中,他们就能判断哪些基因对FSP1的功能非常关键了。
通过这种筛选方法,研究人员发现两个基因的缺失会显著影响细胞对铁死亡的抵抗能力。其中SCD1参与脂肪酸代谢,其功能丧失会增加细胞膜中易氧化的多不饱和脂肪酸比例。而RFK则负责编码核黄素激酶,这是维生素B2代谢的关键酶。这个发现让研究团队将目光聚焦到了维生素B2上。
他们发现,维生素B2在体内经历多种代谢途径后,最终会形成黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。而这个分子是FSP1的关键辅助因子,FAD的存在对维持FSP1的空间结构至关重要——失去FAD,FSP1的蛋白质骨架会变得更加不稳定。
当研究团队将细胞培养在低维生素B2环境时,FSP1的水平显著下降,细胞对铁死亡的敏感性大幅增加,这种变化在多种癌细胞中都得了验证。分析显示,在维生素B2缺乏条件下,当细胞受到铁死亡诱导剂攻击时,特定类型的氧化磷脂会快速积累,而补充维生素B2可以有效预防这种脂质氧化。
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基于对维生素B2代谢通路的理解,研究团队探索了一种名为玫瑰黄素的化合物。玫瑰黄素是由链霉菌产生的一种天然抗生素,其结构与维生素B2极为相似。
实验表明,玫瑰黄素可以被细胞摄取并代谢,最终形成FAD的类似物。这种类似物虽然能够与FSP1结合并稳定其结构,但无法支持FSP1的正常酶活性。在正常的维生素B2条件下,只需添加极其微量的玫瑰黄素就能增强癌细胞对铁死亡的敏感性。
这一发现对癌症治疗有很大的启示意义。研究者指出,维生素B2这一看似普通的营养素,在细胞铁死亡中扮演着如此关键的角色,这也有望推动针对这一代谢通路的抗癌疗法。
参考资料:
[1] Skafar, V., de Souza, I., Ghosh, B. et al. Riboflavin metabolism shapes FSP1-driven ferroptosis resistance. Nat Cell Biol (2026). https://doi.org/10.1038/s41556-025-01856-x
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