由“铁死亡”来推断“铜死亡”相关的组学研究思路（一）

APExBIO

干货分享 | 由“铁死亡”来推断“铜死亡”相关的组学研究思路（一）

今年3月份science杂志上一篇关于“铜死亡”的文章“Copper induces cell death by targeting lipoylated TCA cycle proteins”引起了大家的关注。这不由的让我想到了十年前提出的“铁死亡（Ferroptosis）”这一概念以及由此产生的各种研究成果。相信今年接下来的研究方向和课题申请方面，“铜死亡”也会成为热门话题。

以“Ferroptosis”为关键词在Pubmed中检索过去10年发表的文章，结果显示4300+。方向涵盖肿瘤、感染等各种疾病，涉及到组学方面的相关技术包括转录组、单细胞测序、蛋白组以及代谢组等。今天小编就带大家一起回顾一下“Ferroptosis”组学相关的研究成果，为“铜死亡”以及后续可能会出现的“锌死亡”或者其它金属相关死亡的研究提供一些参考。

1、通过转录组学技术研究铁死亡抗性机制

发表期刊：Dev Cell

发表时间：2019年12月

影响因子：13.417分

研究背景：铁死亡是一种受调控的细胞死亡，其特征是铁依赖性的脂质活性氧的堆积，有助于组织稳态，且可用于治疗。然而，细胞对铁死亡的敏感性不同，最关键的是需要了解有助于铁死亡抗性的机制。

样本来源：贴壁细胞与ECM分离的MCF10A永生乳腺上皮细胞、Hs 578T细胞株。

研究方法及对应结果：

研究结论：这些发现揭示了铁死亡抗性可以由prominin2-MVB-外泌体-铁蛋白途径驱动，并且对铁稳态、细胞内运输和癌症具有广泛的意义。

文章点评：该文章中整个研究成果基于两种不同细胞的转录组测序数据，通过寻找差异基因推测差异蛋白，进而通过一系列基础分子生物学实验的辅助，研究出了铁死亡相关的抗性机制。且研究中还涉及到外泌体以及多囊体这一类前沿性的概念，所以促成了高影响因子。反过来，这一方法可以应用于铜死亡的相关研究中。我们可以选择两组对立的样本进行转录组测序，寻找差异基因，从差异基因的角度入手去挖掘与铜死亡相关的点，从简单的角度考虑可以结合qPCR对结果进行简单的验证。这样得到的数据不管是发表文章还是申请课题，都是不错的。

2、定量蛋白质组学分析显示心肌梗塞

期间GPX4下调导至心肌细胞铁死亡

发表期刊：Cell Death Dis

发表时间：2019年11月

影响因子：9.685分

研究背景：缺血性心脏病（IHD）是全球死亡的主要原因。尽管心肌细胞死亡在心肌梗塞（MI）中起重要作用，但其潜在机制仍有待阐明。为了解MI的进展并确定潜在的治疗靶点，我们对MI小鼠模型进行TMT定量蛋白质组学分析。

样本来源：MI小鼠模型。

研究方法及结果：

研究结论：MI期间GPX4下调导至心肌细胞在代谢应激如半胱氨酸不足时出现铁细胞死亡。

文章点评：从上面的研究方法中可以看出该研究是基于蛋白组学定量的差异分析，然后结合各种基础分子生物学实验技术来解析目的差异蛋白与铁死亡的关系。其中有一点我们可以借鉴的是，在蛋白差异分析后选定目的差异蛋白GPX4后，研究者们进一步通过RN-seq来验证这个差异是否是在转录水平造成的。如果并不是在该水平造成的，那可能就存在与蛋白的翻译后修饰，进一步去研究也是不错的点。所以，在开展蛋白组学研究时除了深入机理、代谢通路机制等方面的研究外，我们也可以来研究造成差异的原因。

3、细胞内淀粉样蛋白毒性诱导氧化性

死亡/铁死亡调控细胞死亡

发表期刊：Cell Death Dis

发表时间：2020年10月

影响因子：9.685分

研究背景：淀粉样蛋白β（Aβ）在早期阿尔茨海默症（AD）患者脑中的神经元内积累。然而，其毒性的潜在机制仍不清楚。该文中，研究者们利用系统生物学方法整合了对a β细胞内毒性聚集的神经细胞模型进行转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析，旨在阐明其毒性的潜在机制。

样本来源：MC65神经细胞

研究方法及结果：

研究结论：细胞内Aβ诱导神经细胞的组学景观发生深刻变化，氧化性死亡/铁死亡是其诱导的细胞死亡的分子机制。

研究评价：时至今日，联合多组学分析仍然是发表高分文章的秘籍，该研究中结合转录组、蛋白组以及代谢组三组学数据进行相关性分析。而在具体的基础性实验中也相对简单，由此可见三组学联合为该研究奠定了比较高的基础。所以，在铜死亡的相关研究中，我们也可以考虑就一些感兴趣的点进行多组学角度的联合分析，使它们相互验证、相互支撑。

以上先为大家介绍这三个方向的思路，从这三个文章的研究方法不难看出，进行该类研究首先要有一个靶向的点，然后借助组学技术把这个点展示出来的组学现象呈现出来，并结合基础实验来挖掘现象背后的机制。所以，这个靶点的选择尤为重要，我们可以通过多阅读目前铜死亡相关的文献来总结，也可以借鉴铁死亡方面的观点。这一期的思路分享就到这里，期待下一期更精彩的内容奥！

参考文献

01

Caitlin W Brown, et al. Prominin2 Drives Ferroptosis Resistance by Stimulating Iron Export. Dev Cell. 2019 Dec 2;51(5):575-586.e4. doi: 10.1016/j.devcel.2019.10.007. Epub 2019 Nov 14.

02

Tae-Jun Park, Quantitative proteomic analyses reveal that GPX4 downregulation during myocardial infarction contributes to ferroptosis in cardiomyocytes. Cell Death Dis. 2019 Nov 4;10(11):835. doi: 10.1038/s41419-019-2061-8.

03

Ling Huang, et al. Intracellular amyloid toxicity induces oxytosis/ferroptosis regulated cell death. Cell Death Dis. 2020 Oct 6;11(10):828. doi: 10.1038/s41419-020-03020-9.