長鏈酯酰輔酶A合成酶4介導(dǎo)鐵死亡的發(fā)生機(jī)制

摘 要： 鐵死亡（ferroptosis）是一種鐵和脂質(zhì)過氧化依賴性的程序性死亡方式，觸發(fā)鐵死亡的必要條件是細(xì)胞內(nèi)活性氧物質(zhì)堆積到致死量。由脂質(zhì)過氧化反應(yīng)產(chǎn)生的脂質(zhì)活性氧會(huì)作用于細(xì)胞膜上的脂質(zhì)分子，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化和膜損傷，因此脂質(zhì)過氧化是鐵死亡的顯著特征。長鏈酯酰輔酶A合成酶4（long-chain acyl-CoA synthetase 4， ACSL4）在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝方面具有關(guān)鍵作用，其主要功能是將多不飽和脂肪酸酯化并插入膜磷脂中，從而加速脂質(zhì)過氧化的發(fā)生并推動(dòng)鐵死亡。ACSL4介導(dǎo)的鐵死亡主要受到轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和翻譯后水平上的調(diào)控影響，在脂質(zhì)過氧化依賴性的疾病中發(fā)揮著重要作用。本文旨在介紹鐵死亡的發(fā)生機(jī)制，重點(diǎn)闡述了ACSL4受到的上游調(diào)控從而介導(dǎo)鐵死亡的機(jī)制，為研究ACSL4介導(dǎo)鐵死亡機(jī)制提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： ACSL4；鐵死亡；脂質(zhì)過氧化；上游調(diào)控機(jī)制

中圖分類號：S852.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號： 0366-6964（2024）09-3792-10

The Mechanism of Long-Chain acyl-CoA Synthetase 4-mediated Ferroptosis

FU" Hongyu， LI" Yue， CUI" Han， LI" Jiuzhi， XU" Wanxue， WANG" Xi， FAN" Ruifeng*

（College of Veterinary Medicine， Shandong Agricultural University， Tai’an 271017，" China）

Abstract：" Ferroptosis is an iron and lipid peroxidation-dependent mode of programmed death， and it is triggered when the accumulation of reactive oxygen species reaches a lethal level within the cell. Lipid reactive oxygen species produced by lipid peroxidation act on lipid molecules on cell membranes， resulting in lipid peroxidation and membrane damage， so lipid peroxidation is a prominent feature of ferroptosis. Long-chain acyl-CoA synthetase 4 （ACSL4） plays a crucial role in regulating lipid metabolism， primarily by esterifying polyunsaturated fatty acids and incorporating them into membrane phospholipids， thereby accelerating lipid peroxidation and driving ferroptosis. ACSL4-mediated ferroptosis is mainly regulated at transcriptional， post-transcriptional， and post-translational levels and plays an important role in lipid peroxidation-dependent diseases. The purpose of this study is to elucidate the mechanisms underlying ferroptosis， focusing on the upstream regulation of ACSL4 and consequently mechanism of ferroptosis， providing a theoretical basis for investigation into the mechanisms of ACSL4-mediated ferroptosis.

Key words： long-chain acyl-CoA synthetase 4; ferroptosis; lipid peroxidation; upstream regulation mechanism

*Corresponding author：" FAN Ruifeng， E-mail： fanruifeng@sdau.edu.cn

細(xì)胞死亡是機(jī)體生長發(fā)育過程中的重要環(huán)節(jié)，標(biāo)志著細(xì)胞生命的結(jié)束，分為被動(dòng)性死亡（如壞死）和程序性死亡。除了經(jīng)典的凋亡和自噬外，鐵死亡（ferroptosis）作為一種新型的程序性死亡方式，在2012年被Dixon等［1］首次提出。鐵死亡以鐵離子積累和脂質(zhì)過氧化為主要特征，并伴隨著細(xì)胞形態(tài)、代謝和蛋白表達(dá)的變化，與凋亡、程序性壞死等程序性死亡方式有明顯區(qū)別［2］。發(fā)生鐵死亡的細(xì)胞表現(xiàn)為線粒體體積變小，雙層膜密度增加，線粒體嵴減少或消失［1，3-4］。

脂質(zhì)過氧化是鐵死亡的標(biāo)志性特征之一，主要是膜結(jié)構(gòu)（如線粒體膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和細(xì)胞膜）上的多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid， PUFA）受到氧化。膜結(jié)構(gòu)上PUFA的含量決定了脂質(zhì)過氧化的程度，其過度堆積是鐵死亡發(fā)生的必要條件［5］。長鏈酯酰輔酶A合成酶4（long-chain acyl-CoA synthetase 4， ACSL4）作為鐵死亡過程中的關(guān)鍵基因，可以促進(jìn)PUFA酯化，參與細(xì)胞脂質(zhì)重組，改變膜磷脂組成，增加細(xì)胞對鐵死亡的敏感性。由此可見，ASCL4介導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化是調(diào)控鐵死亡的重要節(jié)點(diǎn)。

1 鐵死亡機(jī)制

鐵死亡的調(diào)節(jié)機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，涉及一系列的信號傳導(dǎo)。鐵超載和脂質(zhì)過氧化都會(huì)導(dǎo)致活性氧（reactive oxygen species， ROS）積累，正常情況下細(xì)胞內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)被激活用于清除ROS；但ROS的持續(xù)產(chǎn)生導(dǎo)致抗氧化酶活性降低或抗氧化物耗竭，抗氧化系統(tǒng)失衡，進(jìn)而觸發(fā)細(xì)胞鐵死亡。所以，鐵超載、抗氧化系統(tǒng)失衡和脂質(zhì)過氧化被廣泛認(rèn)為是導(dǎo)致鐵死亡的主要機(jī)制。

1.1 鐵超載

鐵元素是機(jī)體必需的微量元素，雖然需求量很少，但其缺乏或超載都會(huì)影響機(jī)體生理功能。為了維持機(jī)體內(nèi)鐵的動(dòng)態(tài)平衡，機(jī)體通過協(xié)調(diào)各種基因的表達(dá)，嚴(yán)格控制著全身和細(xì)胞內(nèi)的鐵代謝。細(xì)胞內(nèi)的鐵穩(wěn)態(tài)主要是由鐵反應(yīng)元件-鐵調(diào)節(jié)蛋白（iron responsive element-iron regulatory protein， IRE-IRP）調(diào)控，通過識別mRNA上的IRE調(diào)節(jié)鐵代謝。IRP主要與IRE mRNA的5′或3′非翻譯區(qū)（untranslated region， UTR）結(jié)合調(diào)控鐵穩(wěn)態(tài)，如轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1（transferrin receptor 1， TFR1）、鐵蛋白重鏈亞基（ferritin heavy chain 1， FTH1）以及鐵離子外排蛋白（ferroportin， FPN）等［6］。當(dāng)細(xì)胞中缺鐵時(shí)，IRP會(huì)結(jié)合FTH1和FPN的5′端的IRE以抑制其翻譯，并結(jié)合TFR1中的3′端的IRE來抑制其降解；而當(dāng)鐵滿足自身代謝需求時(shí)，IRP發(fā)生降解，與IRE mRNA的結(jié)合停止，保證細(xì)胞內(nèi)鐵穩(wěn)態(tài)平衡［7-10］。此外，肝臟合成并分泌的鐵調(diào)素進(jìn)入血液循環(huán)，與FPN結(jié)合，使FPN的結(jié)構(gòu)改變，發(fā)生磷酸化，促進(jìn)其泛素化降解，減少鐵從細(xì)胞排出從而間接調(diào)節(jié)鐵穩(wěn)態(tài)。FPN是一種鐵輸出蛋白，主要作用是將Fe2+運(yùn)出細(xì)胞，維持細(xì)胞所需的鐵水平，避免細(xì)胞毒性。因此，參與鐵的攝取、儲(chǔ)存及輸出的蛋白都可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的鐵水平影響鐵死亡。細(xì)胞內(nèi)Fe2+大部分在胞質(zhì)的不穩(wěn)定鐵池中儲(chǔ)存，少部分被FTH1氧化為Fe3+儲(chǔ)存于鐵蛋白。此外，核受體輔助激活蛋白4（nuclear receptor coactivator 4， NCOA4）可以靶向FTH1通過自噬溶酶體降解，大量釋放Fe2+促進(jìn)鐵死亡［11］。

1.2 抗氧化系統(tǒng)失衡

細(xì)胞內(nèi)抗氧化系統(tǒng)紊亂，ROS清除障礙，在細(xì)胞中大量堆積導(dǎo)致細(xì)胞鐵死亡。谷氨酸/胱氨酸逆向轉(zhuǎn)運(yùn)體（system Xc-）作為一種細(xì)胞膜膜蛋白，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞內(nèi)谷氨酸和胱氨酸，由溶質(zhì)載體家族7成員11（solute carrier family 7 member 11， SLC7A11）和SLC3A2共同組成，而SLC7A11負(fù)責(zé)主要的轉(zhuǎn)運(yùn)活性，用于合成谷胱甘肽（glutathione， GSH）和維持GSH過氧化物酶4（glutathione peroxidase 4， GPX4）活性，抑制細(xì)胞鐵死亡。研究發(fā)現(xiàn)，有許多化合物會(huì)抑制SLC7A11，如埃拉斯汀、索拉非尼和柳氮磺砒啶等可導(dǎo)致胱氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)減少、GSH耗竭，進(jìn)而觸發(fā)細(xì)胞鐵死亡［12］。ROS抑制劑主要是通過激活system Xc-/GPX4軸，抑制氟化物誘導(dǎo)的肝細(xì)胞鐵死亡［13］。GPX4作為一種以GSH為底物的過氧化物酶，主要將脂質(zhì)過氧化物還原為羥基衍生物發(fā)揮抗氧化作用。抑制GSH的合成是誘導(dǎo)鐵死亡的經(jīng)典方法［14］。GSH合成抑制會(huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡，如結(jié)直腸癌［15］、肝癌［16］和乳腺癌［17］等。此外，GPX4還是一種硒蛋白，以硒代半胱氨酸為活性中心，在機(jī)體缺硒的情況下GPX4活性也隨之降低，進(jìn)而增加細(xì)胞對鐵死亡的敏感性［18］。GPX4抑制劑如RSL3和FIN56等可以與GPX4的親核氨基酸殘基結(jié)合，導(dǎo)致GPX4失活，脂質(zhì)過氧化物堆積，驅(qū)動(dòng)鐵死亡。因此，GSH的含量和GPX4的活性對維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)具有重要意義。

1.3 脂質(zhì)過氧化

脂質(zhì)過氧化介導(dǎo)的膜損傷對鐵死亡具有主導(dǎo)作用。脂質(zhì)過氧化作用既可以發(fā)生在游離的PUFA上，也可以發(fā)生在含PUFA的膜磷脂上，其中膜磷脂上的PUFA氧化是鐵死亡發(fā)生的主要驅(qū)動(dòng)因素。脂質(zhì)過氧化可以由非酶促的自氧化作用誘發(fā)，也可以由酶促反應(yīng)誘發(fā)。脂質(zhì)過氧化破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，降低細(xì)胞膜流動(dòng)性，引發(fā)細(xì)胞內(nèi)離子濃度失衡。此外，脂質(zhì)過氧化物也與DNA、蛋白質(zhì)和其他親核分子結(jié)合，進(jìn)一步加劇細(xì)胞毒性。正常生理?xiàng)l件下，脂質(zhì)過氧化物可以被GPX4還原為脂質(zhì)醇避免細(xì)胞損傷。細(xì)胞代謝紊亂或抗氧化酶活性降低會(huì)導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化物堆積，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡。脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛和4-羥基壬烯醛也具有明顯的細(xì)胞毒性［19］。丙二醛過度積累與心血管疾病、阿爾茨海默癥和帕金森氏癥等疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)［20-21］，而4-羥基壬烯醛是一種有毒的親電子化合物，在脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷中促使細(xì)胞增殖并加劇疾病的發(fā)展［22］。綜上所述，鐵超載、抗氧化系統(tǒng)紊亂以及脂質(zhì)過氧化彼此聯(lián)系，任何一個(gè)環(huán)節(jié)失調(diào)都可能導(dǎo)致鐵死亡的發(fā)生，其中脂質(zhì)過氧化不僅是鐵死亡的標(biāo)志事件，還是鐵死亡的直接誘因。

2 ACSL4

2.1 ACSL4的結(jié)構(gòu)

ACSL4是長鏈酯酰輔酶A合成酶家族（long-chain acyl-CoA synthetases， ACSLs）的同工酶之一，主要分布在富含類固醇物質(zhì)的組織或細(xì)胞中（如腎上腺、卵巢等）。ACSLs包括5種不同亞型（ACSL1、ACSL3、ACSL4、ACSL5、ACSL6），每種亞型都發(fā)揮不同作用，其中ACSL4主要參與花生四烯酸（arachidonic acid， AA）和腎上腺素酸的代謝［23］。ACSLs由NH2末端、熒光素酶樣區(qū)域1和2、連接兩個(gè)熒光素酶樣區(qū)域的接頭和COOH末端五個(gè)區(qū)域組成［24］。與其他亞型的ACSLs相比，ACSL4蛋白的NH2端缺少50個(gè)氨基酸，這可能是ACSL4偏好不同脂肪酸的原因。

2.2 ACSL4的功能

ACSL4與脂質(zhì)代謝密切相關(guān)。肌肉中脂肪含量的多少與畜禽肉類品質(zhì)的提高密切相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，位于豬的X染色體上ACSL4基因靠近肌內(nèi)脂肪的數(shù)量性狀位點(diǎn)，直接參與豬肌內(nèi)脂肪生成［25-26］。提高ACSL4的表達(dá)可以增加豬肌內(nèi)脂肪細(xì)胞中脂肪酸的含量，提高豬肉的營養(yǎng)價(jià)值［27-28］。

脂質(zhì)代謝紊亂是癌癥常發(fā)的主要原因之一［29］，如肝癌、前列腺癌和乳腺癌等。肝臟作為脂質(zhì)代謝的主要器官，而脂質(zhì)代謝紊亂是導(dǎo)致肝癌常發(fā)的重要原因。大量臨床數(shù)據(jù)表明，ACSL4的表達(dá)水平與肝癌預(yù)后不良直接相關(guān)［30］，ACSL4高表達(dá)可以明顯縮短肝癌患者的生存周期［31-32］。索拉非尼作為一類治療肝癌的主要藥物，其耐藥性的產(chǎn)生也與ACSL4的表達(dá)呈正相關(guān)［33］。有研究發(fā)現(xiàn)，原癌基因ETS1會(huì)促進(jìn)miR-23a-3p轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而抑制ACSL4介導(dǎo)的鐵死亡，導(dǎo)致肝癌患者對索拉非尼產(chǎn)生耐藥性［34］。

此外，ACSL4的表達(dá)還與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育以及免疫反應(yīng)有關(guān)。在神經(jīng)發(fā)育方面，ACSL4可以通過影響脂肪酸代謝對神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和功能進(jìn)行調(diào)節(jié)，ACSL4基因上與智力障礙相關(guān)的位點(diǎn)突變后，導(dǎo)致ACSL4失去活性，影響脂質(zhì)代謝從而導(dǎo)致大腦發(fā)育缺陷［35］。而在炎癥反應(yīng)方面，ACSL4過表達(dá)會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞死亡并招募巨噬細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞，從而引起炎癥級聯(lián)反應(yīng)［36］。綜上所述，ACSL4在動(dòng)物育種、癌癥以及耐藥性研究、神經(jīng)發(fā)育和炎癥反應(yīng)等方面發(fā)揮重要作用，但是由于其可以影響脂質(zhì)代謝，所以在鐵死亡過程中起著決定性作用。

2.3 ACSL4介導(dǎo)鐵死亡

ACSL4作為調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵酶，可以將AA和腎上腺素酸等PUFA?；癁镻UFA-CoA，然后由溶血磷脂酰膽堿酰基轉(zhuǎn)移酶3（lysophosphatidyl-choline acyltransferase 3， LPCAT3）將PUFA-CoA插入磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine， PE）中生成PUFA-PE。PUFA-PE被脂氧合酶（lipoxygenases， ALOX）氧化成有害的脂質(zhì)過氧化物。此外，ACSL3可以將單不飽和脂肪酸從PE中將PUFA置換出來抑制ACSL4介導(dǎo)的鐵死亡。因此，ACSL4和LPCAT3是發(fā)生脂質(zhì)過氧化的關(guān)鍵酶。研究發(fā)現(xiàn)，敲除GPX4的細(xì)胞在正常培養(yǎng)條件下不能存活并且發(fā)生鐵死亡，而ACSL4和GPX4雙敲除的細(xì)胞可以長時(shí)間存活并免于鐵死亡，表明ACSL4在調(diào)控細(xì)胞鐵死亡中發(fā)揮關(guān)鍵作用［37-38］。噻唑烷酮類藥物能抑制鐵死亡的發(fā)生，而羅格列酮（rosiglitazone， ROSI）會(huì)選擇性地抑制ACSL4，而不是其他ACSLs亞型［39］，所以，ROSI是ACSL4最有效的抑制劑。研究發(fā)現(xiàn)，只有在鐵死亡發(fā)生之前應(yīng)用ROSI治療時(shí)才能獲得保護(hù)作用，這表明ACSL4可能在鐵死亡發(fā)展早期起作用［40］。另有研究發(fā)現(xiàn)，阿貝西利（abemaciclib）也是一種ACSL4選擇性抑制劑，通過下調(diào)ACSL4表達(dá)而抑制鐵死亡［41-42］。綜上所述，ACSL4介導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化在鐵死亡發(fā)展過程中具有關(guān)鍵作用。

3 ACSL4介導(dǎo)鐵死亡的上游調(diào)控機(jī)制

3.1 轉(zhuǎn)錄調(diào)控

轉(zhuǎn)錄因子在轉(zhuǎn)錄過程中起關(guān)鍵作用。ACSL4啟動(dòng)子序列上有眾多轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)，可以促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄促進(jìn)鐵死亡。特殊蛋白1（special protein 1， Sp1）是一種與啟動(dòng)子序列中的GC-box區(qū)域結(jié)合的經(jīng)典轉(zhuǎn)錄因子。將小鼠ACSL4啟動(dòng)子和部分外顯子的核酸序列克隆后發(fā)現(xiàn)，ACSL4啟動(dòng)子區(qū)域存在與Sp1特異性結(jié)合的基序［43-44］。Sp1激活A(yù)CSL4轉(zhuǎn)錄進(jìn)而促進(jìn)鐵死亡，加重人骨關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展［45］。Cui等［46］對人類、小鼠和大鼠的ACSL4啟動(dòng)子序列分析發(fā)現(xiàn)，在位于ACSL4轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游1 000 bp內(nèi)存在缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia inducible factor-1α， HIF-1α）的結(jié)合位點(diǎn)。轉(zhuǎn)錄輔助因子Yes蛋白（yes-associated protein， YAP）也參與ACSL4的轉(zhuǎn)錄［47］。YAP-ACSL4軸介導(dǎo)鐵死亡參與草酸鈣結(jié)石沉積誘導(dǎo)的腎纖維化［48］。此外，γ-干擾素（γ-interferon， IFN-γ）也可以充當(dāng)ACSL4的轉(zhuǎn)錄因子，促進(jìn)ACSL4轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡［49-50］。相關(guān)機(jī)制見圖1。

3.2 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控

轉(zhuǎn)錄后調(diào)控主要是指非編碼RNA（non-coding RNA， ncRNA）對RNA進(jìn)行的調(diào)控。MicroRNA（miRNA）、長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA， lncRNA）和環(huán)狀RNA（circular RNA， circRNA）等ncRNA都參與調(diào)控ACSL4 mRNA影響鐵死亡，詳見圖2。

3.2.1 MiRNA調(diào)控ACSL4" MiRNA是一類長度為21～25個(gè)核苷酸的ncRNA，參與調(diào)控細(xì)胞增殖、分化以及鐵死亡等生理、病理過程。

MiRNA與Ago蛋白結(jié)合形成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物，通過結(jié)合mRNA的3’UTR抑制基因表達(dá)。在卵巢癌中，miR-424-5p直接靶向調(diào)控ACSL4 mRNA，增加癌細(xì)胞的鐵死亡抗性［51］。MiR-130b-3p可以直接靶向ACSL4抵抗鐵死亡，減輕膿毒性心肌病的發(fā)生［52］。在腎臟移植期間，由于缺血會(huì)導(dǎo)致miR-20a-5p高表達(dá)，抑制ACSL4依賴性的鐵死亡，緩解缺血再灌注導(dǎo)致的腎臟損傷，增加腎移植的成功率［53］。在心肌細(xì)胞來源的外泌體中，miR-22-3p通過抑制ACSL4進(jìn)而抑制心血管疾病對鐵死亡的敏感性［54］。

3.2.2 LncRNA調(diào)控ACSL4" LncRNA是一種長度大于200個(gè)核苷酸的 ncRNA，具有mRNA降解、剪接和翻譯調(diào)控等功能。越來越多研究表明，lncRNA主要通過三種方式調(diào)控ACSL4介導(dǎo)的鐵死亡。第一，lncRNA可以和ACSL4 mRNA直接結(jié)合。比如lncRNA NEAT1和ACSL4 mRNA有一個(gè)直接結(jié)合的靶區(qū)，通過與其結(jié)合阻礙ACSL4 mRNA翻譯，并抑制ACSL4蛋白表達(dá)，降低非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞對鐵死亡的敏感性［55］。第二，lncRNA通過與RNA結(jié)合蛋白相互作用，調(diào)節(jié)ACSL4 mRNA穩(wěn)定性。Sun等［56］發(fā)現(xiàn)，人尿源性干細(xì)胞分泌的外泌體中富含lncRNA TUG1，可以與絲氨酸/精氨酸剪接因子1相互作用，促進(jìn)ACSL4 mRNA降解進(jìn)而抑制鐵死亡，減輕腎臟缺血再灌注損傷。LncRNA HOTAIR與參與無義介導(dǎo)的mRNA降解途徑的活化蛋白UPF1競爭性結(jié)合，阻止UPF1直接與ACSL4 mRNA結(jié)合，抑制ACSL4 mRNA降解，促進(jìn)缺氧誘導(dǎo)的腦組織鐵死亡［57］。第三，lncRNA可以競爭性結(jié)合miRNA調(diào)控ACSL4 mRNA表達(dá)。如lncRNA H19與miR-106b-5p競爭性結(jié)合ACSL4 mRNA，通過上調(diào)ACSL4的表達(dá)促進(jìn)鐵死亡，加重腦出血導(dǎo)致的機(jī)體損傷［58］。LncAABR07025387.1通過“海綿”miR-205上調(diào)ACSL4 mRNA的表達(dá)，加重缺血再灌注導(dǎo)致的心肌細(xì)胞鐵死亡［59］。LncRNA ZFAS1與miR-7-5p競爭性結(jié)合ACSL4 mRNA，促進(jìn)人糖尿病視網(wǎng)膜病變中的內(nèi)皮細(xì)胞鐵死亡［60］。

3.2.3 CircRNA調(diào)控ACSL4" CircRNA是一類具有共價(jià)閉環(huán)結(jié)構(gòu)的RNA，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在細(xì)胞凋亡、自噬和鐵死亡等細(xì)胞死亡過程中發(fā)揮重要作用。

目前研究表明，circRNA也可以充當(dāng)競爭性內(nèi)源RNA對ACSL4介導(dǎo)的鐵死亡進(jìn)行調(diào)控。例如，circLMO1作為“海綿”吸附miR-4192，增加ACSL4 mRNA表達(dá)，促進(jìn)人宮頸癌細(xì)胞鐵死亡［61］。CircCarm1與ACSL4 mRNA競爭性結(jié)合miR-3098-3p，上調(diào)mRNA表達(dá)，從而參與調(diào)控急性腦梗死進(jìn)展［62］。此外，circRNA可以與RNA結(jié)合蛋白結(jié)合調(diào)控ACSL4。在膿毒癥誘導(dǎo)的急性肺損傷中，高表達(dá)的circEXOC5與RNA結(jié)合蛋白結(jié)合，增強(qiáng)ACSL4 mRNA穩(wěn)定性從而促進(jìn)鐵死亡，加重肺損傷［63］。

翻譯后水平調(diào)控是指對RNA翻譯形成的蛋白的調(diào)控，主要包括蛋白折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)和結(jié)構(gòu)修飾等（如磷酸化、乙酰化和泛素化等）。

研究發(fā)現(xiàn)，磷酸化的ACSL4可以更好地在鐵死亡過程發(fā)揮作用。Zhang等［64］通過CRISPR-Cas9及激酶抑制劑庫篩選發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)過氧化會(huì)激活蛋白激酶C家族βΙΙ，活化的蛋白激酶在Thr328處磷酸化ACSL4并激活，促進(jìn)PUFA-CoA形成，進(jìn)一步放大脂質(zhì)過氧化以誘導(dǎo)鐵死亡。

ACSL4主要是催化AA代謝加重鐵死亡，而AA是一種機(jī)體生命活動(dòng)必需的PUFA，可以通過外源性或內(nèi)源性途徑進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，維持細(xì)胞生命活動(dòng)。近期研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)體腦缺血會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元內(nèi)凝血酶增加，促進(jìn)AA的產(chǎn)生，而ACSL4會(huì)將游離AA轉(zhuǎn)化為AA-CoA促進(jìn)鐵死亡，加重腦損傷［65］。除此以外，AA通過泛素-蛋白酶體途徑降解ACSL4蛋白［66］。AA被細(xì)胞色素P450代謝為20-羥基二十烷四烯酸（20-HETE），激活蛋白激酶C信號通路，促進(jìn)E3泛素連接酶FBXO10對ACSL4的多泛素化，進(jìn)而促進(jìn)ACSL4的降解抑制細(xì)胞鐵死亡［67］。所以，AA不僅可以被ACSL4酯化，反過來也可以促進(jìn)ACSL4的降解。

HIF-1α不僅可以與ACSL4啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄，還可以參與其泛素-蛋白酶體途徑的降解。HIF-1α誘導(dǎo)lncRNA CBSLR招募YTHDF2蛋白和CBS mRNA形成CBSLR/YTHDF2/CBS復(fù)合物，以m6A依賴性方式降低CBS mRNA的穩(wěn)定性。CBS表達(dá)降低致使ACSL4蛋白的精氨酸甲基化水平降低，ACSL4蛋白被泛素-蛋白酶體途徑降解，導(dǎo)致胃癌細(xì)胞對鐵死亡的敏感性降低［68］。此外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)E3泛素連接酶HRD1也參與介導(dǎo)ACSL4的泛素化降解，抑制胃癌細(xì)胞鐵死亡［69］。藥物Polyphyllin I 通過抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1進(jìn)而抑制ACSL4的啟動(dòng)子甲基化，促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞鐵死亡，發(fā)揮抗癌作用［70］。相關(guān)機(jī)制見圖3。

4 問題及展望

鐵死亡作為一種獨(dú)特的細(xì)胞死亡方式，自2012年提出以來，成為人們研究疾病機(jī)制的熱點(diǎn)。鐵死亡不僅與人類疾病相關(guān)，還與畜禽疾病相關(guān)，如病毒性疾病、細(xì)菌性疾病、寄生蟲疾病和重金屬毒性等。由于ACSL4具有調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的功能，所以在鐵死亡中發(fā)揮重要作用，并且近年來的研究已經(jīng)證明靶向ACSL4或與其相關(guān)的調(diào)控分子是一種有前景的治療策略。ACSL4介導(dǎo)鐵死亡的途徑主要受到轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和翻譯后相關(guān)機(jī)制的調(diào)控，為了更好地研究ACSL4介導(dǎo)鐵死亡在疾病中的作用，可以針對這些調(diào)控機(jī)制進(jìn)行深入研究。目前ACSL4介導(dǎo)鐵死亡的機(jī)制研究主要是集中在人類的癌癥、腎臟疾病和肝臟疾病等方面，而在畜禽疾病方面，ACSL4被當(dāng)作鐵死亡的標(biāo)志物，其調(diào)控機(jī)制尚需深入探討。因此，深入研究ACSL4介導(dǎo)鐵死亡途徑的調(diào)控機(jī)制，可以為治療畜禽疾病提供新的思路和靶點(diǎn)。同時(shí)，有助于拓展我們對ACSL4在生物體內(nèi)復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識，為未來研究ACSL4在畜禽疾病中的作用奠定基礎(chǔ)。

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（編輯 白永平）