細胞膜作為細胞的“城墻”,不僅保護著細胞內部結構,還負責與外界的物質交換。然而,細胞膜也是脆弱的,許多不利條件都可能導致膜功能受損,甚至是膜泄露。尤其是一種名為“脂質過氧化”的條件過度時,細胞就會啟動一種特殊的鐵死亡程序,進行自我摧毀。
為了防止鐵死亡的隨意發生,在漫長進化過程中,細胞也發展出了兩套預防工具:一種是谷胱甘肽過氧化物酶4(GPX4),它可以清除已經產生的脂質過氧化物;另一種是鐵死亡抑制蛋白1(FSP1),它負責再生細胞膜上的抗氧化劑,阻止脂質過氧化的發生。
不過,研究人員仍期待能找到促進癌細胞鐵死亡的方法,以此阻止腫瘤的發展。
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圖片來源:123RF
在最近發表于《自然-細胞生物學》的一篇論文中,德國維爾茨堡大學的研究人員發現日常飲食中常見的維生素B2(核黃素)可以幫助FSP1發揮功能,進而在健康條件下避免鐵死亡的發生。但換一個角度,如果直接阻斷了癌細胞的維生素B2代謝途徑,就可以特異性地誘導癌細胞死亡,這為癌癥治療開辟了一種新的思路。
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目前科學界對GPX4的研究較為深入,而對FSP1的調控機制仍不夠清晰。新研究構建了一種特殊的細胞模型:這些細胞失去了GPX4的保護,完全依賴FSP1維持生存。在隨后的基因篩選中,他們就能判斷哪些基因對FSP1的功能非常關鍵了。
通過這種篩選方法,研究人員發現兩個基因的缺失會顯著影響細胞對鐵死亡的抵抗能力。其中SCD1參與脂肪酸代謝,其功能喪失會增加細胞膜中易氧化的多不飽和脂肪酸比例。而RFK則負責編碼核黃素激酶,這是維生素B2代謝的關鍵酶。這個發現讓研究團隊將目光聚焦到了維生素B2上。
他們發現,維生素B2在體內經歷多種代謝途徑后,最終會形成黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。而這個分子是FSP1的關鍵輔助因子,FAD的存在對維持FSP1的空間結構至關重要——失去FAD,FSP1的蛋白質骨架會變得更加不穩定。
當研究團隊將細胞培養在低維生素B2環境時,FSP1的水平顯著下降,細胞對鐵死亡的敏感性大幅增加,這種變化在多種癌細胞中都得了驗證。分析顯示,在維生素B2缺乏條件下,當細胞受到鐵死亡誘導劑攻擊時,特定類型的氧化磷脂會快速積累,而補充維生素B2可以有效預防這種脂質氧化。
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基于對維生素B2代謝通路的理解,研究團隊探索了一種名為玫瑰黃素的化合物。玫瑰黃素是由鏈霉菌產生的一種天然抗生素,其結構與維生素B2極為相似。
實驗表明,玫瑰黃素可以被細胞攝取并代謝,最終形成FAD的類似物。這種類似物雖然能夠與FSP1結合并穩定其結構,但無法支持FSP1的正常酶活性。在正常的維生素B2條件下,只需添加極其微量的玫瑰黃素就能增強癌細胞對鐵死亡的敏感性。
這一發現對癌癥治療有很大的啟示意義。研究者指出,維生素B2這一看似普通的營養素,在細胞鐵死亡中扮演著如此關鍵的角色,這也有望推動針對這一代謝通路的抗癌療法。
參考資料:
[1] Skafar, V., de Souza, I., Ghosh, B. et al. Riboflavin metabolism shapes FSP1-driven ferroptosis resistance. Nat Cell Biol (2026). https://doi.org/10.1038/s41556-025-01856-x
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