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2023年2月6日，甘波谊和陈俊杰教授团队在《Nature Cell Biology》上发表了题为“Actin cytoskeleton vulnerability to disulfide stress mediates disulfidptosis”的研究，提出了一种新的细胞死亡——双硫死亡，这是继铜死亡之后，发现的又一新的细胞死亡方式。

依赖于SLC7A11高表达的细胞在葡萄糖饥饿状态下二硫化物的异常积累而引起的细胞死亡方式，不同于之前发现的铁死亡、细胞调亡等，这种新型细胞死亡被命名为——双硫死亡。以下，为大家介绍研究团队发现双硫死亡的过程及机制：

1. 双硫死亡的发现

研究团队发现在葡萄糖饥饿状态下，SLC7A11高表达诱导的细胞死亡方式不能被任何细胞死亡抑制剂阻止，如：铁死亡抑制剂（ferrostatin-1和deferoxamine）、凋亡抑制剂（Z-VAD-fmk）、坏死抑制剂（necrostatin-1 and -2）和自噬抑制剂（chloroquine），而加入

抑制二硫化物应激的还原剂，如：DTT、2ME和TCEP，则可完全抑制细胞死亡，提示这种死亡方式是一种独特的新型的细胞死亡方式。

我们知道，在葡萄糖饥饿状态下会消耗ATP，然而，SLC7A11高表达能一定程度上恢复ATP的水平但却仍然显著促进细胞死亡，显然这种新型细胞死亡方式并不是由于ATP消耗引起。进一步研究发现，加入抑制二硫化物应激的还原剂，硫醇氧化剂（diamide和diethyl-maleate）则显著促进葡萄糖饥饿状态下SLC7A11诱导的细胞死亡。综合以上研究，研究团体将这种新型细胞死亡方式命名为——双硫死亡。

                                                                                                             图1. 二硫化物应激导致的新型细胞死亡

                                                                                                          （图片来源于《Nature Cell Biology》）

2. 双硫死亡中的二硫键变化

为了进一步研究双硫死亡发生的机制，研究人员进行了正向和反向标记分析和基因本体分析，发现在葡萄糖饥饿状态下90个半胱氨酸位点二硫键至少增加1.5倍，且二硫键增加最显著的蛋白主要集中在肌动蛋白细胞骨架和细胞黏附相关的生物学过程。进一步分析确定，在葡萄糖饥饿状态下二硫键增加最多的蛋白包括至少17个细胞骨架蛋白，如：filamin A和B（FLNA/B）、myosin-9（MYH9）、talin-1（TLN1）和actin（ACTB）。

                                                                                                                           图2. 双硫死亡中的二硫键变化

                                                                                                                     （图片来源于《Nature Cell Biology》）

3. 双硫死亡中二硫键生成的条件

研究团队进一步探究在葡萄糖饥饿状态下的SLC7A11高表达细胞中细胞骨架蛋白二硫键的形成过程。蛋白形成二硫键后迁移速度会变慢，会在分子量较大位置出现条带，研究团队利用这一原理比较不同条件下二硫键的形成，如：还原性和非还原性WB、SLC7A11敲除与否、2-deoxyglucose（2DG）&Tempol&Trolox处理细胞，发现在葡萄糖饥饿状态下，非还原性WB中野生型UMRC6 细胞蛋白均能产生二硫键，而敲除SLC7A11后二硫键则不产生。UMRC6 细胞加入能提供NADPH的2DG能阻止二硫键产生，但加入ROS清除剂（Tempo&Trolox）仍能产生二硫键。这一结论通过免疫沉淀和质谱得到了进一步的验证。

                                                                                                                                     图3. 双硫死亡中的二硫键形成

                                                                                                                             （图片来源于《Nature Cell Biology》）

4. 双硫死亡中的F-actin收缩

为了探究葡萄糖饥饿状态下SLC7A11高表达细胞中骨架蛋白的动态变化，研究团队对F-actin和细胞膜进行了染色，发现在葡萄糖饥饿状态下，细胞骨架蛋白（F-Actin）显著收缩并与细胞膜显著分离。而当改变相关条件，如：SLC7A11敲除、葡萄糖饥饿处理、胱氨酸饥饿处理、2DG处理，则可以改善F-actin收缩。

                                                                                                                                        图4. 双硫死亡中的F-actin收缩

                                                                                                                              （图片来源于《Nature Cell Biology》）

5. 葡萄糖转运（GLUT）抑制剂在双硫死亡中的作用

双硫死亡是在葡萄糖饥饿条件下发生，研究团体利用GLUT抑制剂（BAY&KL）阻断葡萄糖摄取来观察双硫死亡与葡萄糖的关系。发现使用GLUT抑制剂与葡萄糖饥饿状态下诱导细胞死亡的作用相同。并通过体内成瘤实验证明，GLUT抑制剂能有效促进双硫死亡，抑制SLC7A11高表达肿瘤细胞的生长。

                                                                                                                                           图5. GLUT抑制剂诱导双硫死亡

                                                                                                                                      （图片来源于《Nature Cell Biology》）

研究团队从最初观察到的表观现象，发现一种不同于任何死亡方式的新型细胞死亡。从现象到机制，初步确定了双硫死亡这一新型细胞死亡发生的条件。并发现GLUT抑制剂可以抑制SLC7A11高表达的肿瘤细胞生长，为肿瘤提供了新的治疗思路。

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