鐵死亡（ferroptosis）是近年來發現的一種新的細胞死亡管道，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管道還不完全清楚。
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，並且可以通過啟動或抑制鐵死亡來干預疾病的發展，囙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谷胱甘肽的主要原料。鐵死亡誘導劑Erastin，通過直接抑制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制基因，在多種腫瘤突變或缺失。2017年，哥倫比亞大學顧偉教授報導了p14ARF能誘導鐵死亡，分子機制是p14ARF可以和轉錄因數NRF2結合，抑制了NRF2介導的SLC7A11轉錄活性。囙此p14ARF通過促進鐵死亡來抑制腫瘤。但是該作用模式是否受到調控還不清楚。
近日，復旦大學生命科學學院王陳繼副研究員和醫學院病理系章平肇副研究員、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Cell Death＆Differentiation期刊線上發表了題為：CRL2-KLHDC3 E3 ubiquitin ligase complex suppresses ferroptosis through promoting p14ARF degradation的研究論文。該研究揭示了CRL2-KLHDC3 E3連接酶複合體調控卵巢癌細胞鐵死亡的分子機制。
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連接酶控制，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科技手段，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蛋白水准下降解除了p14ARF對NRF2的抑制作用，促進了NRF2介導的SLC7A11表達，抑制鐵死亡，從而達到促進腫瘤的目的。
研究團隊還發現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制途徑有關。
CRL2-KLHDC3 E3連接酶複合體調控卵巢癌細胞鐵死亡的分子機制示意圖
復旦大學上海醫學院章平肇副研究員、復旦大學生命科學學院博士生張亮和上海市第一婦嬰保健院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。
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https://www.nature.com/articles/s41418-021-00890-0