铁是生命必需的金属,参与能量产生、氧气运输以及无数化学反应。但游离铁过多会引发破坏性反应,损伤 DNA、蛋白质和细胞膜。MIT 的 Jain 实验室、Whitney Henry 以及 Pushkal Sharma 发现,细胞依赖一种叫多胺的小分子来储存铁,使其保持非活性状态,从而防止铁毒性。研究显示,多胺的浓度在细胞中与 ATP 相当,远高于其已知的 RNA 结合功能。通过全基因组筛选,作者发现降低多胺水平会使 GPX4 蛋白变得必不可少,GPX4 能保护细胞膜免受脂质过氧化。与此同时,铁结合蛋白的表达上升,提示铁被以矿化形式储存。为验证多胺的铁缓冲作用,团队研发了一种荧光传感器,可实时显示活细胞内的化学活性铁,并与先前的多胺传感器同步使用。实验观察到,多胺下降时活性铁升高,直接证明多胺在抑制铁毒性中的关键角色。该发现对癌症治疗具有潜在价值:癌细胞依赖高水平多胺维持增殖,若同时抑制多胺合成和 GPX4,可能比单一靶向更有效地诱导癌细胞死亡。除此之外,早发性帕金森病患者的神经元中多胺转运基因突变与铁积累有关,多胺的铁缓冲功能为两者关联提供了新解释。新型铁传感器也可用于衰老、神经退行性疾病等领域的研究,为未来发现提供工具。
点评