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

這些游離的鐵隨后進入線粒體——細胞的主要能量生產(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)，該蛋白負責(zé)將鐵轉(zhuǎn)運至線粒體。研究同時識別出參與分解鐵蛋白的關(guān)鍵蛋白。

進一步實驗證實，半胱氨酸中的活性硫基能夠直接與儲存態(tài)鐵發(fā)生反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榭商右莸男问健Ｏ啾戎?，細胞?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入線粒體后，高濃度半胱氨酸的毒性便消失，證實鐵的轉(zhuǎn)移是造成損傷的主因。該發(fā)現(xiàn)解答了一個長期存在的生物學(xué)問題：細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，更是為了保護產(chǎn)能機器免受有毒鐵的侵害。

此項研究未來可能對癌癥領(lǐng)域產(chǎn)生啟發(fā)。部分癌細胞會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胞如何防止線粒體內(nèi)有毒鐵的積累。若能破壞其保護機制，或?qū)殚_發(fā)新型癌癥療法提供潛在靶點。