一項(xiàng)發(fā)表于《自然·代謝》的研究揭示了過量半胱氨酸對細(xì)胞的致命機(jī)制。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)游離半胱氨酸積累過多時(shí)，它會(huì)直接破壞鐵蛋白的安全結(jié)構(gòu)，將儲(chǔ)存的鐵釋放出來。

這些游離的鐵隨后進(jìn)入線粒體——細(xì)胞的主要能量生產(chǎn)場所，導(dǎo)致含鐵硫簇的蛋白質(zhì)受損。隨著鐵不斷累積，線粒體功能停止，能量生產(chǎn)崩潰，Zui終引發(fā)細(xì)胞死亡。

為探究這一過程，洛克菲勒大學(xué)的科學(xué)家利用CRISPR基因編輯技術(shù)系統(tǒng)性關(guān)閉不同基因，觀察哪些改變能幫助細(xì)胞耐受高濃度半胱氨酸。篩選結(jié)果指向了SLC25A28基因及其編碼的蛋白質(zhì)，該蛋白負(fù)責(zé)將鐵轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體。研究同時(shí)識別出參與分解鐵蛋白的關(guān)鍵蛋白。

進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)，半胱氨酸中的活性硫基能夠直接與儲(chǔ)存態(tài)鐵發(fā)生反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榭商右莸男问?。相比之下，?xì)胞內(nèi)另一種含相同硫基的抗氧化分子谷胱甘氨酸并不具備此特性。這解釋了為何細(xì)胞能安全維持大量谷胱甘氨酸，卻必須將游離半胱氨酸水平控制在極低范圍。

當(dāng)研究人員阻止鐵離開鐵蛋白或進(jìn)入線粒體后，高濃度半胱氨酸的毒性便消失，證實(shí)鐵的轉(zhuǎn)移是造成損傷的主因。該發(fā)現(xiàn)解答了一個(gè)長期存在的生物學(xué)問題：細(xì)胞消耗大量能量將半胱氨酸轉(zhuǎn)化為谷胱甘氨酸，不僅是為了合成抗氧化劑，更是為了保護(hù)產(chǎn)能機(jī)器免受有毒鐵的侵害。

此項(xiàng)研究未來可能對癌癥領(lǐng)域產(chǎn)生啟發(fā)。部分癌細(xì)胞會(huì)異常吸收大量半胱氨酸形式，目前科學(xué)界正致力于了解這些細(xì)胞如何防止線粒體內(nèi)有毒鐵的積累。若能破壞其保護(hù)機(jī)制，或?qū)殚_發(fā)新型癌癥療法提供潛在靶點(diǎn)。