システイン/グルタミン酸アンチポーターを介したシステイン/シスチンプールのフェロプトーシス下でのインビボ追跡

In vivo tracking cystine/glutamate antiporter-mediated cysteine/cystine pool under ferroptosis.

• Zhen Li
• Yan Li
• Yushun Yang
• Zhiyuan Gong
• Hailiang Zhu
• Yong Qian

抄録

システイン/シスチンの酸化還元カップルは、生体システムの細胞内酸化還元状態を維持する上で重要な役割を果たしています。しかし、システイン/グルタミン酸トランスポーター（System X）が媒介する細胞内システイン/シスチンプールのダイナミックな変化は、これまでのところ不明な点が多かった。本研究では、蛍光プローブCP2を用いて細胞内システインレベルを効果的にモニタリングし、システムXが介在するシステイン/シスチンプールのダイナミックな変化を追跡するための一連の戦略を確立した。生きた細胞のイメージングとインビボでの可視化の両方は、細胞内のシステインレベルが有意にシステムXの活性をブロックし、フェロプトーシス細胞死を誘導する際に減少させることができることを明らかにした。このような阻害はシスプラチン耐性の A549R 癌細胞に対しても有効であり、システム X とフェロプトーシスのプロセスを制御することで薬剤耐性癌の治療に新たな可能性をもたらす可能性がある。モニタリングツールがさらに改良されれば、システムXが媒介するシスチン/システインプールとフェロプトーシスの理解は、より多くの生理学的または病理学的プロセスにおいて重要な情報を提供することになるだろう。

Cysteine/cystine redox couple plays a vital role in maintaining the cellular redox state of living bio-systems. However, the dynamic changes of the intracellular cysteine/cystine pool mediated by cysteine/glutamate transporter (System X) in various cellular processes have remained incompletely understood. Here we established a series of strategies around fluorescent probe CP2 for effectively monitoring the intracellular cysteine level in living cells and in vivo zebrafish model, therefore for tracking dynamic changes of system X-mediated cysteine/cystine pool under ferroptosis. Living cell imaging and in vivo visualization both revealed that intracellular cysteine levels could be significantly reduced upon blocking system X activity and inducing ferroptotic cell death. This kind of blocking was potent against cisplatin-resistant A549R cancer cells, which might bring new potential for treating drug-resistant carcinoma through regulating system X and processes of ferroptosis. With further improvements in monitoring tools, understanding of system X-mediated cystine/cysteine pool and ferroptosis could certainly offer crucial information in more physiological or pathological processes.

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