Nature：震惊！维生素K可高效抑制细胞铁死亡

2022-08-10 12:08

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维生素K通常以它在血液凝固中的重要性而为人所知。在一项新的研究中，来自德国亥姆霍兹慕尼黑中心、加拿大渥太华大学和日本东北大学等研究机构的研究人员报告了维生素K的一个新功能。他们发现，完全还原形式的维生素K作为一种抗氧化剂，有效地抑制了细胞铁死亡（ferroptosis）。铁死亡是一种自然形式的细胞死亡，其特点是细胞膜被氧化破坏，在这种细胞死亡中，细胞中的铁发挥着重要作用。此外，他们确定FSP1是华法林不敏感酶，可对维生素K进行还原，但是这种维生素K还原酶的身份半个多世纪以来一直不为人知。

相关研究结果于2022年8月3日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“A non-canonical vitamin K cycle is a potent ferroptosis suppressor”。

在过去的几年里，铁死亡被认为是阿尔茨海默病和急性器官损伤以及其他许多疾病的驱动因素。因此，这项新研究的结果提出了一个概念，即维生素K治疗可能是改善这些与铁死亡有关的疾病的一个新的强有力策略。

维生素K是一种强效的铁死亡抑制剂

鉴于阻止铁死亡被认为是治疗许多退行性疾病的一种非常有前景的方法，因此科学家们正在广泛地探索调节铁死亡的新机制和化合物。为了确定这些新分子，这些作者系统地研究了一些天然存在的维生素，以及它们的衍生物。

论文第一作者Eikan Mishima博士解释说，“令人惊讶的是，我们发现维生素K，包括叶绿醌（也称为维生素K1）和甲基萘醌4（也称为维生素K2），能够有效地让细胞和组织免受铁死亡的影响。”

揭开长期寻找的维生素K还原酶FSP1的神秘面纱

2019年，Marcus Conrad博士及其研究团队已经确定了一种酶是一种新型的、强有力的铁死亡抑制剂：FSP1（ferroptosis suppressor protein-1, 铁死亡抑制蛋白1）。他们如今发现，完全还原形式的维生素K（vitamin K hydroquinone，维生素K氢醌）作为一种强大的亲脂性抗氧化剂起作用，通过在脂质双层中捕获氧自由基来阻止铁中毒。此外，他们确定FSP1是有效地将维生素K还原为维生素K氢醌的酶，从而驱动一种新的非经典维生素K循环。鉴于维生素K关键性地参与血液凝固过程，他们进一步发现，FSP1负责维生素K还原途径，对华法林不敏感，华法林是最常用的抗凝血剂之一。

FSP1维持维生素K氢醌，作为自由基捕获抗氧化剂。图片来自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05022-3。

在理解维生素K代谢方面的突破

揭开这种酶的身份，解决了血液凝固中维生素K代谢的最后一个谜题，并阐明了维生素K成为过量华法林的解毒剂的分子机制。Conrad博士强调说，“因此，我们的结果将铁死亡研究和维生素K生物学这两个领域联系在一起。它们将成为开发新的治疗策略的垫脚石，用于治疗与铁死亡相关的疾病。”此外，由于铁死亡很可能是最古老的细胞死亡类型之一，这些作者假设维生素K可能是最古老的天然抗氧化剂类型之一。Conrad博士解释说，“因此，维生素K在生命进化过程中作用的新方面有望揭开。”

参考资料：

Eikan Mishima et al. A non-canonical vitamin K cycle is a potent ferroptosis suppressor. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05022-3.

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来源: qq

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