靶向甲基乙二醛代谢增强肿瘤铁死亡敏感性的新机制及治疗策略

这篇研究揭示了E3泛素连接酶PJA1通过介导乙二醛酶I（GLO1）的蛋白酶体降解，促进甲基乙二醛（MGO）积累，进而激活AMPK依赖的自噬通路降解铁蛋白（FTH1）和谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4），最终增强肿瘤细胞对铁死亡（ferroptosis）的敏感性。该发现为胰腺癌等难治性肿瘤提供了新的代谢干预靶点。

　　

1 引言

铁死亡是一种以铁依赖性脂质过氧化物积累为特征的调节性细胞死亡形式，其敏感性差异与肿瘤治疗密切相关。甲基乙二醛（MGO）作为糖酵解副产物，通常通过乙二醛酶系统（GLO1/GLO2）解毒。本研究首次发现，在铁死亡敏感细胞中，E3泛素连接酶PJA1特异性介导GLO1的K48泛素化降解，导致MGO积累并触发自噬依赖性铁死亡。

2.1 MGO水平与铁死亡敏感性相关

通过比较铁死亡敏感（如HT1080、PANC1）和耐药细胞（如HCT116、BxPC3），发现敏感细胞内MGO水平显著升高。在获得性耐药模型PANC1-E/PANC1-R中，MGO浓度降低，而Gpx4基因敲除的Pfa1细胞中MGO积累加剧。临床数据显示，胰腺癌患者血清MGO水平与化疗耐药呈负相关，提示MGO可作为预测标志物。

2.2 PJA1介导的GLO1降解促进铁死亡

耐药细胞中GLO1蛋白稳定性显著高于敏感细胞，且其降解依赖蛋白酶体而非自噬通路。生物信息学预测结合免疫共沉淀证实，PJA1（而非CUL7）通过RING结构域（关键位点C598）介导GLO1的K157/K159位点泛素化。功能实验显示，PJA1敲除抑制MGO积累和脂质过氧化终产物丙二醛（MDA）生成，而PJA1过表达则增强铁死亡敏感性。

2.3 MGO通过自噬诱导铁死亡

外源性MGO通过激活AMPK触发选择性自噬，降解FTH1和GPX4，但不影响其mRNA水平。透射电镜观察到典型的铁死亡线粒体形态改变。自噬关键基因ATG5/ATG7的敲除或AMPK抑制剂SBI-0206965处理均可阻断MGO的促铁死亡效应，证实该过程依赖能量应激-自噬轴。

2.4 靶向MGO通路增强体内疗效

在免疫缺陷小鼠模型中，PJA1敲除削弱铁死亡诱导剂IKE的抗肿瘤效果，而PJA1过表达则增强疗效。联合GLO1抑制剂BrBzGCp2与IKE治疗可显著延长KPC原位模型生存期，并激活CD8⁺ T细胞免疫应答。患者来源异种移植（PDX）实验进一步验证，GLO1低表达肿瘤对IKE更敏感。

2.5 临床意义

TCGA数据分析显示，胰腺癌患者GLO1高表达与不良预后显著相关，而PJA1表达呈保护趋势。免疫组化证实两者在导管细胞中共定位，提示PJA1-GLO1轴可作为分层治疗靶点。

3 讨论

该研究阐明了代谢重编程与铁死亡交互的新机制：PJA1-GLO1-MGO-自噬轴通过双重调控铁代谢（FTH1）和抗氧化防御（GPX4）决定细胞命运。针对该通路的药物联用策略（如IKE+BrBzGCp2）不仅克服化疗耐药，还激活抗肿瘤免疫，为胰腺癌等难治性肿瘤提供“代谢-免疫”协同治疗新思路。

4 实验方法

研究采用CRISPR-Cas9基因编辑、免疫共沉淀、透射电镜、PDX模型等多学科技术，所有动物实验遵循AAALAC指南，数据通过GraphPad Prism 8.4.3分析，显著性阈值设为p<0.05。