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科学家揭示细胞如何驯服生物学中最危险的金属之一
多胺可能通过控制反应性铁来保护细胞免受有毒铁积累的影响。铁维持细胞存活，但当过多的铁保持化学反应性时，同样的金属会变得具有破坏性。过量的游离铁可以驱动反应，损害细胞。
来源:SciTech日报多胺可能通过控制反应性铁来保护细胞免受有毒铁积累的伤害。
铁维持细胞存活，但当过多铁保持化学反应性时，同样的金属会变得具有破坏性。过量的游离铁可以驱动损害DNA、蛋白质和细胞膜的反应，造成细胞必须不断控制的问题。
怀特黑德研究所成员Ankur Jain、前博士后Whitney Henry和研究生Pushkal Sharma已经确定了该保护系统中一个意想不到的部分：称为多胺的小分子。
他们的发现发表在《细胞》杂志上，表明多胺可以结合铁并将其保持在非反应状态，直到细胞需要这种金属。这一发现有助于解释一个长期存在的生物学谜题：为什么细胞将多胺维持在如此异常高的浓度。
这项工作还揭示了一种以前未知的针对铁毒性的防御机制。该机制最终可能为癌症研究提供信息，其中增加铁应激可能有助于杀死肿瘤细胞，并可能为早发性帕金森病提供新线索，其中突变可以破坏神经元中的多胺水平。
多胺有一个隐藏的保护作用
Jain实验室主要研究RNA，这种分子将信息从DNA传递到负责大多数细胞功能的蛋白质。那里的研究人员特别感兴趣的是RNA如何折叠、错误折叠，以及有时在细胞内形成团块。
Jain和Sharma最初关注多胺是因为这些分子与RNA结合并影响其结构。但它们的丰度暗示了另一个作用。多胺是细胞内最丰富的小分子之一，浓度达到与ATP相当的水平，ATP是细胞用作主要能量货币的分子。
“我们知道没有多胺，细胞停止生长和分裂，”Jain说，他也是麻省理工学院的生物学副教授。“但它们最著名的功能只需要细胞实际拥有的多胺水平的一小部分。”
基因筛选指向铁毒性
为了研究多胺还可能做什么，研究人员使用了一种大规模基因筛选，允许他们一次性检查整个基因组，而不是逐个测试单个基因。目标是确定当多胺浓度变化时变得特别重要的细胞过程。
一个蛋白质脱颖而出。当多胺水平降低时，细胞变得高度依赖GPX4生存。GPX4保护细胞免受涉及形成细胞膜的脂肪分子的破坏性化学反应。
研究人员还发现，多胺较少的细胞产生更多的另一种蛋白质，该蛋白质充当铁海绵，将金属以矿化形式储存。综合来看，这些线索表明多胺本身可能有助于保持铁化学稳定并防止其变得有毒。
活细胞传感器证实了这种联系
为了直接测试这一假设，研究人员创建了一种荧光传感器，能够测量活细胞内化学反应性铁。该传感器根据细胞含有的反应性铁量使细胞发光，允许在显微镜下实时跟踪变化。
然后他们将新的铁传感器与先前开发的用于测量细胞多胺水平的另一种传感器结合使用。当两者一起使用时，一个明确的关系出现了：随着多胺浓度下降，化学反应性铁增加。
该模式提供了多胺有助于防止细胞内危险铁积累的直接证据。
这些发现提示新的疾病途径
这一发现也可能有助于解释为什么一些针对多胺的癌症治疗产生了令人失望的结果。癌细胞通常维持高多胺水平以支持快速生长和分裂，旨在降低这些水平的药物已被探索为减缓肿瘤生长的方式。然而，到目前为止，它们的有效性有限。
“我们看到当多胺水平下降时，细胞依赖GPX4来保护自己免受铁毒性，”该研究的第一作者Sharma说。“这可能意味着将降低多胺水平的药物与阻断GPX4的药物结合可能比单独靶向任一途径更有效地杀死癌细胞。”
这些发现也可能与帕金森病相关。参与细胞内多胺运输的基因突变与一种罕见的早发性帕金森病有关，而异常高浓度的铁长期以来一直在帕金森病患者的大脑中观察到。
过量铁是否直接导致帕金森病中神经元的死亡仍不确定。尽管如此，多胺可以缓冲反应性铁的发现提供了这些观察之间的一种可能的生物学联系，并给研究人员提供了另一条调查途径。
新的荧光铁传感器也可能在这项研究之外有用。因为它允许科学家监测活细胞内的化学反应性铁，它可以支持衰老、癌症和神经退行性疾病的研究。
“这项工作有很多有前途的未来方向，”Jain说。“想想这些工具和发现如何帮助回答关于疾病途径的进一步问题，并有可能帮助设计更好的疗法，这是令人兴奋的。”
参考文献：“Polyamines buffer labile iron to suppress ferroptosis” by Pushkal Sharma, Heather R. Keys, Ryan P. Mansell, Jillian Stark, Louisa Girard, Christalyn Ausler, Rachel Anderson, Sebastian Müller, Shinya Imada, Ivan S. Pires, Tenzin Kunchok, Millenia Waite, Bingbing Yuan, Amy Deik, Luke Ferro, Paula T. Hammond, Raphaël Rodriguez, Maria-Eirini Pandelia, Whitney S. Henry and Ankur Jain, 2026年8月14日,Cell.
DOI: 10.1016/j.cell.2026.07.040
本新闻稿中报道的研究得到了美国国立卫生研究院资助，资助号为R35GM151111，授予A.J.，资助了项目成本的25%。额外支持由Bumpus基金会和Pew慈善信托提供。内容完全由作者负责，不一定代表美国国立卫生研究院的官方观点。
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