01 文章內(nèi)容
文章聚焦于鐵死亡抑制蛋白FSP1(ferroptosis suppressor protein-1)的研究。研究人員通過篩選小分子庫發(fā)現(xiàn)icFSP1這一新型 FSP1 抑制劑,它能誘導鐵死亡,且作用機制不同于以往的iFSP1,不直接抑制FSP1酶活性,而是使FSP1發(fā)生亞細胞重定位并凝聚,進而促進FSP1相分離,引發(fā)脂質(zhì)過氧化和鐵死亡。這一過程依賴FSP1的N端肉豆蔻;、特定氨基酸殘基及相關(guān)結(jié)構(gòu)區(qū)域。體內(nèi)實驗顯示icFSP1能抑制腫瘤生長,通過誘導FSP1從膜上解離和相分離形成凝聚物,引發(fā)脂質(zhì)過氧化和鐵死亡。文章中利用激光共聚焦顯微鏡為探究icFSP1誘導鐵死亡機制提供關(guān)鍵依據(jù):
1.icFSP1對hFSP1亞細胞定位的影響:
展示了對穩(wěn)定過表達FSP1–EGFP–Strep的野生型細胞用2.5μM的icFSP1處理后立即采集的代表性時間推移熒光圖像1(下圖c)。結(jié)果顯示,icFSP1處理后,細胞出現(xiàn)明顯焦點和凝聚物,而iFSP1處理組無此現(xiàn)象,表明icFSP1顯著改變hFSP1亞細胞定位,此變化先于脂質(zhì)過氧化和鐵死亡。
2.FSP1凝聚物形成過程及特性:
對穩(wěn)定過表達hFSP1-EGFP-Strep的Pfa1細胞用 icFSP1處理,在不同時間點拍攝熒光圖像2(下圖d),觀察到凝聚物數(shù)量隨時間增加,體現(xiàn)其形成的時間依賴性。用鐵死亡標記物(Liperfluo)與碘化丙啶(PI)對穩(wěn)定過表達hFSP1-BFP的細胞進行共染色處理,標記脂質(zhì)過氧化和細胞死亡情況(下圖e)。碘化丙啶具有特殊的染色特性,只有當細胞膜出現(xiàn)破損,其才能進入細胞并對細胞核進行染色。使用icFSP1處理表達hFSP1-BFP的細胞后,細胞內(nèi)迅速誘導產(chǎn)生凝聚物。緊接著,Liperfluo發(fā)生氧化,這意味著細胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化反應開始啟動。此后,細胞內(nèi)的脂質(zhì)過氧化物信號持續(xù)增強,直至細胞對碘化丙啶染色呈現(xiàn)陽性,這一現(xiàn)象表明細胞膜已破裂,細胞走向死亡。從整個過程可以清晰地看到,F(xiàn)SP1亞細胞定位的改變發(fā)生在脂質(zhì)過氧化和鐵死亡之前,這一結(jié)果為深入理解鐵死亡的發(fā)生機制提供了重要線索。
> Tip1,2:
中心(公司)超高分辨率激光共聚焦顯微鏡平臺,提供配套細胞培養(yǎng)箱,可以供即時或不同時間點采集圖像的實驗,可確保實驗的時效性。
3.FSP1凝聚物的動態(tài)變化及相分離特性:
觀察穩(wěn)定過表達hFSP1-EGFP-Strep的Pfa1細胞,發(fā)現(xiàn)icFSP1處理后凝聚物動態(tài)自由移動并融合(下圖a),洗脫抑制劑后凝聚物變化可逆(下圖b)。進行熒光漂白恢復(FRAP)分析3(下圖 c、d),發(fā)現(xiàn)早期凝聚物有FRAP現(xiàn)象,晚期無,結(jié)合其類似液滴的特性,表明hFSP1凝聚物可能涉及相分離。
> Tip3:
中心(公司)超高分辨率激光共聚焦顯微鏡平臺配備有熒光漂白恢復(FRAP)功能,可進行樣本定點光照射,并提供光漂白恢復實驗數(shù)據(jù)(時長、圖像等)。
4.FSP1凝聚物與亞細胞結(jié)構(gòu)的關(guān)系:
對穩(wěn)定過表達hFSP1-EGFP-Strep的細胞用icFSP1處理后,與多種細胞器特異性標記物共染4(下圖b),結(jié)果顯示hFSP1凝聚物不與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、脂質(zhì)滴、內(nèi)體、溶酶體等細胞器共定位,表明其并非定位于特定細胞器。
> Tip4:
中心(公司)超高分辨率激光共聚焦顯微鏡平臺可進行多通道(410-850nm)同時成像,同時提供單通道和多通道合并數(shù)據(jù),多通道樣本可根據(jù)客戶要求提供個性化通道合并數(shù)據(jù)。
5.體內(nèi)實驗中FSP1凝聚物檢測:
對腫瘤組織進行免疫熒光染色,用抗HA(hFSP1)抗體標記(下圖g、h),在icFSP1處理的腫瘤組織中,觀察到hFSP1凝聚物信號增強,表明icFSP1在體內(nèi)可誘導FSP1相分離,促進脂質(zhì)過氧化。對過表達不同F(xiàn)SP1突變體的腫瘤組織染色(下圖h),發(fā)現(xiàn)Q319K突變體在icFSP1處理后無凝聚物,細胞對icFSP1耐藥,驗證特定氨基酸殘基在FSP1相分離和藥物敏感性中的重要性。
02 文章總結(jié)
該研究揭示了icFSP1獨特的作用機制,即通過誘導FSP1從膜上解離和相分離形成凝聚物,引發(fā)脂質(zhì)過氧化和鐵死亡。這為理解FSP1的調(diào)控機制提供了新視角,也為開發(fā)新型抗癌療法提供了潛在的藥物靶點和理論依據(jù),未來應進一步開發(fā)同時靶向cyst(e)ine–GSH–GPX4節(jié)點和FSP1系統(tǒng)的藥物,以更有觸發(fā)腫瘤細胞鐵死亡,為攻克癌癥這一醫(yī)學難題帶來新的曙光。
03 平臺介紹
中心(公司)超高分辨率激光共聚焦顯微鏡平臺搭建的Leica Stellaris 5超高分辨率激光共聚焦系統(tǒng),具有22mm均勻大視場及8K超高清掃描分辨率兩大優(yōu)勢,同時搭載Power HyD檢測器,可實現(xiàn)更高的光子探測效率。整合的多層智能模塊體系,包含精準自聚焦、全景拼圖、多維時序成像以及光譜解碼等功能組件,尤其配備專業(yè)級共定位分析與智能三維重構(gòu)系統(tǒng),通過模組化擴展設計持續(xù)賦能生命科學探索新邊界。