21世纪是生命科学迅速发展的世纪。作为科研人员,不仅要脚踏实地、心无旁骛,还要“眼观六路,耳听八方”,实时掌握科研动态。今天小编要说的是铜死亡(Cuproptosis),想必大家对铜死亡并不陌生,毕竟它的问世,可以说是掀起了学术界一片巨浪。但小伙伴们真的了解铜死亡吗?没关系,小编马上就会让你好好熟识“它”。
铜(Cu)是一种重要的膳食微量营养素,包括Cu+(还原型)和Cu2+(氧化型)两种离子形式参与细胞生理功能的酶促调节。
那么Cu是怎么进入细胞发挥功能的呢?
第一步,在进入细胞之前,Cu2+被金属还原酶吸附在细胞表面,并被还原为Cu+;
第二步,由高亲和力铜转运蛋白1(CTR1,也称SLC31A1)介导摄取以特异性吸收Cu+;
第三步,进入循环后,Cu+被金属硫蛋白(MT)螯合以进行储存,或与血浆蛋白如铜蓝蛋白(CP)结合被运输到器官和组织;
第四步,Cu通过不同的蛋白质载体穿梭到蛋白质靶点。具体蛋白质载体介导的生物学过程汇总如下表:
图1 具体蛋白质载体介导的生物学过程汇总
图2 铜代谢途径
(图片来源:PMID_36774340)
了解铜代谢后,小伙伴们肯定也会好奇铜死亡的历史渊源。我们都知道不积跬步无以至千里,量变引发质变。铜死亡被鉴定为一种新形式的细胞死亡方式,当然也离不开前人在铜诱导细胞死亡上的工作积累。那接下来,小编就要带大家见识下“大牛”总结的铜死亡的“前世今生”。话不多说,看图!为方便大家观赏下图,小编对下图进行了翻译,不得不说,小编真贴心~
图3 铜死亡发现时间轴
(图片来源:PMID_36882769)
说到这,小编还要通过大神的“铜死亡示意模型”重提铜死亡的病理机制,毕竟这是铜死亡研究的基础,那是相当重要。
铜死亡机制来了!!!
铜离子载体elesclomol可以结合细胞外Cu2+并将其运输到细胞内室。FDX1将Cu2+还原为Cu+,抑制Fe–S簇蛋白合成。FDX1/LIAS是蛋白质脂酰化的上游调节因子,可调控线粒体酶如DLAT脂酰化,Cu+可与TCA循环中脂酰化的DLAT结合,诱导脂酰化蛋白质聚集。这些异常过程共同导致蛋白毒性应激,最终导致细胞死亡。此外,铜螯合剂如TTM可抑制铜死亡,而铁死亡抑制剂(Fer-1)、坏死抑制剂(Nec-1)和氧化应激抑制剂(NAC)等对铜死亡没有影响。
图4 铜死亡示意模型
(图片来源:PMID_36414625)
了解这些后,小伙伴们是不是迫切的想知道,如果进行铜死亡相关研究,可以有哪些检测方法和检测指标呢?别急,小编这就倾情献上。
图5 铜死亡检测方法汇总
最后,小编要给大家分享2023年3月发表在《Advanced Materials》(IF=27.4)上题为“Cuproptosis Induced by ROS Responsive Nanoparticles with Elesclomol and Copper Combined with αPD-L1 for Enhanced Cancer Immunotherapy”的铜死亡相关高分文献,让我们看看“人家”是怎么做的。
该研究首先通过生信分析发现,铜死亡相关分子DLAT与膀胱癌患者无病生存率相关,并且DLAT与PD-L1表达相关。然后制备负载铜离子载体和铜离子的ROS敏感纳米颗粒(NP@ESCu),一方面通过体外实验探究NP@ESCu的抗肿瘤活性、基因调控功能及对PD-L1表达和铜死亡的影响;另一方面通过体内实验进行NP@ESCu生物安全及靶向分布检测,继而体内探究NP@ESCu抗肿瘤作用及肿瘤微环境重编程功能。最后证实联合NP@ESCu与PD-L1抗体(αPD-L1)可增强癌症免疫治疗。主要研究路线如下:
图6 NP@ESCu诱导癌细胞铜死亡,联合αPD-L1增强癌症治疗
(图片内容来源:PMID_36916030)
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1. 动物实验
动物饲养、疾病造模、行为学检测、心功能、无创血压、血常规、全自动生化检测等
2. 细胞实验
CCK8/MTT、原代细胞分离、流式细胞实验、细胞划痕、侵袭、迁移、EDU染色、转染、稳定株
3. 分子生物学
PCR检测、荧光定量PCR、绝对定量PCR、端粒酶长度、pull down、双荧光素酶、SSR、SNP检测等
4. 蛋白实验
WB、Co-IP、酵母双杂
5. 病理实验
HE染色、免疫组学、电镜
6. 生理生化实验
肝肾功能、抗氧化、免疫反应等生理免疫指标;动植物营养指标、微量元素、重金属、酶活等。
7. 多组学实验
基因组、转录调控、蛋白组、代谢组、微生物多样性、宏基因组、生信分析
8. 整体课题实验
方案设计、整体实验交付、标书写作、论文润色、协助投稿
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