2023年2月6日，甘波誼和陳俊杰教授團隊在《Nature Cell Biology》上發(fā)表了題為“Actin cytoskeleton vulnerability to disulfide stress mediates disulfidptosis”的研究，提出了一種新的細胞死亡——雙硫死亡，這是繼銅死亡之后，發(fā)現(xiàn)的又一新的細胞死亡方式。

依賴于SLC7A11高表達的細胞在葡萄糖饑餓狀態(tài)下二硫化物的異常積累而引起的細胞死亡方式，不同于之前發(fā)現(xiàn)的鐵死亡、細胞調(diào)亡等，這種新型細胞死亡被命名為——雙硫死亡。以下，為大家介紹研究團隊發(fā)現(xiàn)雙硫死亡的過程及機制：

1. 雙硫死亡的發(fā)現(xiàn)

研究團隊發(fā)現(xiàn)在葡萄糖饑餓狀態(tài)下，SLC7A11高表達誘導的細胞死亡方式不能被任何細胞死亡抑制劑阻止，如：鐵死亡抑制劑（ferrostatin-1和deferoxamine）、凋亡抑制劑（Z-VAD-fmk）、壞死抑制劑（necrostatin-1 and -2）和自噬抑制劑（chloroquine），而加入

抑制二硫化物應激的還原劑，如：DTT、2ME和TCEP，則可完全抑制細胞死亡，提示這種死亡方式是一種獨特的新型的細胞死亡方式。

我們知道，在葡萄糖饑餓狀態(tài)下會消耗ATP，然而，SLC7A11高表達能一定程度上恢復ATP的水平但卻仍然顯著促進細胞死亡，顯然這種新型細胞死亡方式并不是由于ATP消耗引起。進一步研究發(fā)現(xiàn)，加入抑制二硫化物應激的還原劑，硫醇氧化劑（diamide和diethyl-maleate）則顯著促進葡萄糖饑餓狀態(tài)下SLC7A11誘導的細胞死亡。綜合以上研究，研究團體將這種新型細胞死亡方式命名為——雙硫死亡。

                                                                                                             圖1. 二硫化物應激導致的新型細胞死亡

                                                                                                          （圖片來源于《Nature Cell Biology》）

2. 雙硫死亡中的二硫鍵變化

為了進一步研究雙硫死亡發(fā)生的機制，研究人員進行了正向和反向標記分析和基因本體分析，發(fā)現(xiàn)在葡萄糖饑餓狀態(tài)下90個半胱氨酸位點二硫鍵至少增加1.5倍，且二硫鍵增加最顯著的蛋白主要集中在肌動蛋白細胞骨架和細胞黏附相關(guān)的生物學過程。進一步分析確定，在葡萄糖饑餓狀態(tài)下二硫鍵增加最多的蛋白包括至少17個細胞骨架蛋白，如：filamin A和B（FLNA/B）、myosin-9（MYH9）、talin-1（TLN1）和actin（ACTB）。

                                                                                                                           圖2. 雙硫死亡中的二硫鍵變化

                                                                                                                     （圖片來源于《Nature Cell Biology》）

3. 雙硫死亡中二硫鍵生成的條件

研究團隊進一步探究在葡萄糖饑餓狀態(tài)下的SLC7A11高表達細胞中細胞骨架蛋白二硫鍵的形成過程。蛋白形成二硫鍵后遷移速度會變慢，會在分子量較大位置出現(xiàn)條帶，研究團隊利用這一原理比較不同條件下二硫鍵的形成，如：還原性和非還原性WB、SLC7A11敲除與否、2-deoxyglucose（2DG）&Tempol&Trolox處理細胞，發(fā)現(xiàn)在葡萄糖饑餓狀態(tài)下，非還原性WB中野生型UMRC6 細胞蛋白均能產(chǎn)生二硫鍵，而敲除SLC7A11后二硫鍵則不產(chǎn)生。UMRC6 細胞加入能提供NADPH的2DG能阻止二硫鍵產(chǎn)生，但加入ROS清除劑（Tempo&Trolox）仍能產(chǎn)生二硫鍵。這一結(jié)論通過免疫沉淀和質(zhì)譜得到了進一步的驗證。

                                                                                                                                     圖3. 雙硫死亡中的二硫鍵形成

                                                                                                                             （圖片來源于《Nature Cell Biology》）

4. 雙硫死亡中的F-actin收縮

為了探究葡萄糖饑餓狀態(tài)下SLC7A11高表達細胞中骨架蛋白的動態(tài)變化，研究團隊對F-actin和細胞膜進行了染色，發(fā)現(xiàn)在葡萄糖饑餓狀態(tài)下，細胞骨架蛋白（F-Actin）顯著收縮并與細胞膜顯著分離。而當改變相關(guān)條件，如：SLC7A11敲除、葡萄糖饑餓處理、胱氨酸饑餓處理、2DG處理，則可以改善F-actin收縮。

                                                                                                                                        圖4. 雙硫死亡中的F-actin收縮

                                                                                                                              （圖片來源于《Nature Cell Biology》）

5. 葡萄糖轉(zhuǎn)運（GLUT）抑制劑在雙硫死亡中的作用

雙硫死亡是在葡萄糖饑餓條件下發(fā)生，研究團體利用GLUT抑制劑（BAY&KL）阻斷葡萄糖攝取來觀察雙硫死亡與葡萄糖的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)使用GLUT抑制劑與葡萄糖饑餓狀態(tài)下誘導細胞死亡的作用相同。并通過體內(nèi)成瘤實驗證明，GLUT抑制劑能有效促進雙硫死亡，抑制SLC7A11高表達腫瘤細胞的生長。

                                                                                                                                           圖5. GLUT抑制劑誘導雙硫死亡

                                                                                                                                      （圖片來源于《Nature Cell Biology》）

研究團隊從最初觀察到的表觀現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)一種不同于任何死亡方式的新型細胞死亡。從現(xiàn)象到機制，初步確定了雙硫死亡這一新型細胞死亡發(fā)生的條件。并發(fā)現(xiàn)GLUT抑制劑可以抑制SLC7A11高表達的腫瘤細胞生長，為腫瘤提供了新的治療思路。

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