过量半胱氨酸通过释放铁损伤线粒体致细胞死亡

一项发表于《自然·代谢》的研究揭示了过量半胱氨酸对细胞的致命机制。研究人员发现，当细胞内游离半胱氨酸积累过多时，它会直接破坏铁蛋白的安全结构，将储存的铁释放出来。

这些游离的铁随后进入线粒体——细胞的主要能量生产场所，导致含铁硫簇的蛋白质受损。随着铁不断累积，线粒体功能停止，能量生产崩溃，Zui终引发细胞死亡。

为探究这一过程，洛克菲勒大学的科学家利用CRISPR基因编辑技术系统性关闭不同基因，观察哪些改变能帮助细胞耐受高浓度半胱氨酸。筛选结果指向了SLC25A28基因及其编码的蛋白质，该蛋白负责将铁转运至线粒体。研究同时识别出参与分解铁蛋白的关键蛋白。

进一步实验证实，半胱氨酸中的活性硫基能够直接与储存态铁发生反应，使其转变为可逃逸的形式。相比之下，细胞内另一种含相同硫基的抗氧化分子谷胱甘氨酸并不具备此特性。这解释了为何细胞能安全维持大量谷胱甘氨酸，却必须将游离半胱氨酸水平控制在极低范围。

当研究人员阻止铁离开铁蛋白或进入线粒体后，高浓度半胱氨酸的毒性便消失，证实铁的转移是造成损伤的主因。该发现解答了一个长期存在的生物学问题：细胞消耗大量能量将半胱氨酸转化为谷胱甘氨酸，不仅是为了合成抗氧化剂，更是为了保护产能机器免受有毒铁的侵害。

此项研究未来可能对癌症领域产生启发。部分癌细胞会异常吸收大量半胱氨酸形式，目前科学界正致力于了解这些细胞如何防止线粒体内有毒铁的积累。若能破坏其保护机制，或将为开发新型癌症疗法提供潜在靶点。