Brsk蛋白在铁死亡中的作用及机制研究

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细胞死亡在机体的生长发育以及疾病预防过程中扮演了重要的角色,铁死亡作为一种新型的细胞死亡方式吸引了人们的注意。细胞膜上磷脂氢过氧化物的大量积累导致细胞发生铁死亡,并且该死亡过程可以被铁螯合剂抑制。铁死亡被发现以后,越来越多的研究表明它在癌症、神经退行性病变以及缺血再灌注等疾病中都具有非常重要的作用。前期人们的研究焦点聚集在GPX4蛋白上,最近研究者又发现了可以独立于GPX4的关键因子FSP1。因此目前铁死亡的作用机制还有待研究,并且研究其信号机制,通过靶向铁死亡信号通路的关键分子或者通过增强细胞对铁死亡的敏感程度都可以成为潜在的疾病治疗方式,具有重要意义。Brsk2(脑特异性蛋白激酶)是AMPK的家族成员,在大脑中特异表达。之前的研究发现:能量应激会激活AMPK,使PUFA合成减少,影响脂质合成途径,最终使细胞抵抗铁死亡。而又有研究发现Brsk2对Nrf2的转录活性和蛋白表达都有一定的抑制作用,Nrf2表达水平的降低使铁死亡关键因子SLC7A11表达下调,从而影响氨基酸代谢的途径,最终导致细胞对铁死亡敏感。因此,探究Brsk2是否参与铁死亡以及研究其具体的作用机制是很有必要的。本研究中,我们通过检测细胞活力,细胞死亡率、细胞脂质过氧化水平以及用Fer-1回补等铁死亡的指标,首先证实了铁死亡诱导剂L-Glutamate、Erastin和RSL3均可以成功诱导MEF细胞铁死亡。之后我们构建了 Brsk2、SLC7A11和ACSL4敲低的MEF细胞株,诱导细胞铁死亡。证实了在MEF细胞中敲低SLC7A11会促进细胞铁死亡,而敲低ACSL4则会降低细胞对铁死亡的敏感性。并且我们也发现在MEF细胞中敲低Brsk2后,用铁死亡诱导剂诱导,相比于对照,敲低细胞活力升高、死亡率降低、脂质过氧化水平降低。这说明在MEF细胞中敲低Brsk2会降低细胞对铁死亡的敏感性,因此Brsk2本身可能是促铁死亡因子。之后我们又对Brsk2和Brsk1进行了一系列蛋白研究,发现Brsk均与过氧化物酶Prdx3和Prdx4有相互作用。Prdx可以去除细胞内的过氧化物,维持细胞内活性氧(ROS)的稳态,而活性氧又是铁死亡的重要指标。因此Brsk2在铁死亡中的作用非常重要。
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