文獻(xiàn)解讀
如何理解“細(xì)胞生存依賴于抗氧化劑”
谷胱甘肽（GSH）是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽，它在細(xì)胞內(nèi)的濃度非常高，是細(xì)胞內(nèi)最主要的抗氧化劑。
GSH的主要作用是清除自由基（ROS），保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激的損害，ROS積累過多會對細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能造成損傷。
GSH 的合成受谷氨酸半胱氨酸連接酶催化亞基 (GCLC) 非冗余控制。GSH失衡與許多疾病有關(guān)，但成人組織對GSH的需求尚不清楚。
文獻(xiàn)來源
2024年6月，Nature Communications 在線發(fā)表了題為"Glutathione synthesis in the mouse liver supports lipid abundance through Nrf2 repression" 的研究論文。
該研究利用GCLC條件性敲除小鼠模型以及多組學(xué)手段探究了GSH與肝臟脂質(zhì)代謝之間的關(guān)聯(lián)，揭示了肝臟GSH合成的核心功能是促進(jìn)脂質(zhì)的積累。
項(xiàng)目研究
研究團(tuán)隊(duì)將 Gclcf/f 和 Rosa26-CreERT2 這2種基因工程小鼠品系進(jìn)行雜交，構(gòu)建全身Gclc敲除（Gclc KO）KO模型。
Gclc 的缺失導(dǎo)致小鼠體重急劇下降并且存活率降低，而Gclc WT小鼠沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象，表明GSH是維持成年小鼠存活所必需的。
Figure.1 GSH缺失導(dǎo)致小鼠體重下降和存活率降低
肝臟是GSH最大的生產(chǎn)者之一。作者對Gclc KO小鼠的肝組織和血清生化標(biāo)志物進(jìn)行檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)肝組織沒有發(fā)生損傷。
經(jīng)代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，在GSH缺乏的情況下，肝臟蓄積GSH前體，并可將其重新定向至其他代謝途徑。通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)Gclc KO小鼠肝臟中由Nrf2基因編碼的蛋白質(zhì)及下游靶基因表達(dá)升高。
這一結(jié)果表明在GSH耗盡時，機(jī)體有可能通過激活Nrf2來上調(diào)抗氧化途徑從而減弱GSH缺失誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷。
Figure2 Gclc KO小鼠誘導(dǎo)Nrf2靶基因表達(dá)，抑制脂肪生成基因表達(dá)
作者進(jìn)一步研究GSH消耗后，脂肪生成基因表達(dá)受到抑制。與此一致，Gclc KO小鼠的甘油三酯豐富也較低。通過高脂肪飲食（HFD）可以挽救Gclc KO小鼠中低水平的甘油三酯，但體重仍然呈現(xiàn)下降趨勢。此外，小鼠GSH合成缺乏會導(dǎo)致脂肪生成酶（SCD1）和相應(yīng)脂質(zhì)種類的表達(dá)下降。
Figure3 小鼠GSH耗盡后，甘油三酯的含量降低
肝臟特異性GSH合成是否負(fù)責(zé)下調(diào)脂肪生成基因表達(dá)和降低血清甘油三酯？
作者利用AAV-TBG-Cre病毒傳遞系統(tǒng)構(gòu)建Gclc肝臟特異性敲除（Gclc - L-KO）小鼠。發(fā)現(xiàn)Gclc - L-KO小鼠肝臟的Gclc mRNA快速消耗，Gclc蛋白和GSH水平的逐漸下降，并導(dǎo)致Nrf2活性增加，脂肪生成酶表達(dá)受損，循環(huán)甘油三酯降低，并且誘導(dǎo)的Nrf2活性升高呈現(xiàn)劑量依賴性。
Figure4 肝臟特異性Gclc表達(dá)維持脂質(zhì)合成并抑制Nrf2激活
隨后，作者又構(gòu)建了Gclc和Nrf2雙敲除（L-DKO）模型，L-DKO小鼠的Gclc和Nrf2 mRNA水平下降，Nrf2的敲除使脂質(zhì)合成減少以及肝損傷程度降低的表型被逆轉(zhuǎn)。換句話說，GSH通過抑制Nrf2在肝臟中的激活來促進(jìn)脂質(zhì)積累。
Figure5 肝臟中的GSH以Nrf2依賴的方式維持甘油三酯水平
研究結(jié)論
GSH水平在肝臟組織中最高，肝臟組織也是脂質(zhì)產(chǎn)生的中心。雖然GSH的損失不會導(dǎo)致肝功能衰竭，但它會降低脂肪生成酶的表達(dá)，循環(huán)甘油三酯水平和脂肪儲存。
從機(jī)制上講，研究發(fā)現(xiàn)GSH通過抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子NRF2來促進(jìn)脂質(zhì)豐度。這些研究確定GSH作為肝臟氧化還原緩沖和甘油三酯產(chǎn)生平衡的支點(diǎn)。
吉滿生物
如想了解更多質(zhì)粒構(gòu)建、病毒包裝、穩(wěn)轉(zhuǎn)株構(gòu)建、敲除細(xì)胞株、報告基因檢測等相關(guān)服務(wù)。歡迎訪問吉滿生物官網(wǎng)：m.zxpdf.cn
免費(fèi)咨詢電話：400-627-9288
