ALOX15:铁死亡的关键因子与信号通路
ALOX15在铁死亡信号通路中起着至关重要的作用,其上游主要受ACSL4和LPCAT3基因的调控。ACSL4能够优先识别细胞内的花生四烯酸(AA)和AdA,并将其与辅酶A(CoA)结合,形成AA-CoA和AdA-CoA,随后通过LPCAT3转化为PE-AA和PE-AdA。这两种磷脂是铁死亡信号传导过程中最关键的成分。
ALOX15如何选择性氧化这些磷脂?研究表明,混杂的小支架蛋白PEBP1与ALOX15形成复合物,PEBP1通过多个结合位点降低细胞内游离AA的水平,从而将PE-AA定向为ALOX15的底物。随后,ALOX15将PE-AA和PE-AdA氧化成过氧化物,导致ROS的过量积累,进而引发铁死亡。
ALOX15与GPX4的相互作用
尽管ALOX15在铁死亡机制中发挥重要作用,但其引发的脂质过氧化反应却会受到谷胱甘肽依赖性抗氧化剂GPX4的抑制。GPX4是主要的细胞防御酶,其活性的减弱是铁死亡发生的影响因素之一。通过减少膜结合的过氧化磷脂,GPX4能够抑制细胞中的铁死亡。值得注意的是,GPX4的还原作用也可能会因ALOX15的过度活性受到抑制,这使得ALOX15与GPX4之间的平衡成为细胞生存与死亡之间的重要枢纽。
ROS的积累不仅引发铁死亡,还影响Fenton反应。该反应会对细胞膜、蛋白质和核酸产生氧化损伤,且随着ROS浓度的进一步升高,将极大地干扰生物膜的功能与结构,最终导致细胞的铁死亡。
ALOX12与P53介导的铁死亡
相比之下,ALOX12在铁死亡中的作用直到2019年才被揭示,P53通过下调SLC7A11间接激活ALOX12,导致ROS的生成和积累,引发铁死亡。不同于ALOX15,P53介导的铁死亡无法通过GPX4进行抑制。
此外,P53还能够间接调节ALOX15的表达,通过激活SAT1上调其水平,进而导致ROS的累积与铁死亡。在这一过程中,SAT1与ALOX15的分子机制仍待进一步研究探索。
其他LOX家族成员与铁死亡的关系
ALOX5作为免疫反应中的重要调节因子,与铁死亡的直接关联尚未被广泛研究。主流观点认为,ALOX5在催化AA的过程中可能引发ROS的积累,进而间接推动铁死亡。至于ALOX12B、ALOXE3、ALOX15B等亚型,目前对它们与铁死亡的研究相对较少。
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