王陳繼組合作揭示CRL2-KLHDC3 E3連接酶複合體調控卵巢癌細胞鐵死亡的分子機製
万博英超狼队网官方网 王陳繼副研究員和醫學院病理係章平肇副研究員、哥倫比亞大學顧偉教授、上海市第一婦嬰保健院高昆研究員合作，在2021年11月7日Cell Death & Differentiation雜誌在線發表了題為“CRL2-KLHDC3 E3 ubiquitin ligase complex suppresses ferroptosis through promoting p14ARF degradation”的最新研究成果。
鐵死亡 (ferroptosis)是近年來發現的一種新的細胞死亡方式，是在小分子物質誘導下發生的氧化性細胞死亡，具有鐵離子依賴性。其發生是細胞內脂質活性氧(ROS)生成與降解的平衡失調所致，但其具體機理和調控方式還
完全清楚。鐵死亡與代謝、神經退行性疾病和腫瘤等多種疾病密切相關，並且可以通過激活或抑製鐵死亡來幹預疾病的發展，因此鐵死亡成為近年來的研究熱點。SLC7A11是一個參與胱氨酸轉運的離子通道蛋白。細胞通過SLC7A11運輸胱氨酸到細胞內，而胱氨酸是細胞合成穀胱甘肽的主要原料。鐵死亡誘導劑Erastin，通過直接抑製SLC7A11，阻礙胱氨酸吸收，降低了細胞內穀胱甘肽的含量，致細胞抗氧化能力下降，脂質活性氧上升，最終引起鐵死亡。p14ARF是一個著名的腫瘤抑製基因，在多種腫瘤突變或缺失。2017年顧偉教授報道了p14ARF能誘導鐵死亡，分子機製是p14ARF可以和轉錄因子NRF2結合，抑製了NRF2介導的SLC7A11轉錄活性。因此p14ARF通過促進鐵死亡來抑製腫瘤。但是該作用模式是否受到調控還不清楚。
p14ARF是一個半衰期很短的蛋白，其蛋白穩定性主受Cullin家族的E3連接酶控製，但其分子細節還不清楚。研究人員通過siRNA篩選和蛋白複合體親和純化質譜等技術手段，鑒定到Cul2 E3連接酶的底物識別亞基KLHDC3是介導該過程的具體分子。KLHDC3在卵巢癌中顯著上調表達。KLHDC3和Cul3、RBX1蛋白組裝成一個E3泛素連接酶複合體，介導了 p14ARF的泛素化降解。KLHDC3高表達導致的p14ARF蛋白水平下降解除了 p14ARF對NRF2 的抑製作用，促進了 NRF2 介導的SLC7A11表達，抑製鐵死亡，從而達到促進腫瘤的目的。研究人員還發現p14ARF C末端的一個RGPG基序是其結合KLHDC3所必需。有趣的是，該基序在小鼠同源蛋白p19arf中是不存在的，實驗也證實小鼠的Klhdc3對p19arf源沒有調控作用。這一現象可能和人、鼠在進化過程中不同的腫瘤抑製途徑有關。
CRL2-KLHDC3 E3連接酶複合體調控卵巢癌細胞鐵死亡的分子機製示意圖
章平肇副研究員、万博体育分 博士生張亮和一婦嬰高昆研究員為該論文的共同第一作者。王陳繼副研究員、章平肇副研究員、顧偉教授和高昆研究員該論文的共同通訊作者。
原文鏈接： https://www.nature.com/articles/s41418-021-00890-0