5-LOX

近日，在国际权威药物化学期刊《European Journal of Medicinal Chemistry》上发表了一篇题为“四唑：药物设计中的多功能基团”的综述论文，系统总结了四唑（Tetrazoles）在药物设计中的多潜能应用及其最新研究进展。四唑作为一种具有独特理化性质和生物电子等排特性的五元杂环化合物，在药物化学领域备受关注。本文综述了近年来四唑在多种疾病治疗中的应用，包括癌症、细菌、病毒和真菌感染、哮喘、高血压、阿尔茨海默病、疟疾和结核病等。尽管四唑结构的药物在临床应用中逐渐增多，但其构效关系、多机制作用、结合模式和生化特性仍待深入研究。文章详细探讨了四唑生物电子等排体在优化先导化合物中的潜力，分析了其在创新疗法中的应用趋势、优势、局限性和挑战，并对未来研究方向提出了展望。图片来源：EJMC01BACKGROUND背景简介在药物设计和开发过程中，从发现潜在的先导化合物到优化其结构以提高生物活性、生物相容性和药代动力学特性，是一个复杂且漫长的过程。其中，一个关键策略是通过引入生物电子等排体（bioisosteres）来改善药物分子的性能。生物电子等排体是指那些在结构上与原分子不同，但在生物活性上具有相似性质的化学基团。四唑（tetrazole）作为一种重要的生物电子等排体，因其独特的物理化学性质和生物活性，近年来在药物设计中受到了广泛关注。四唑可以替代羧酸和酰胺基团，从而提高化合物的代谢稳定性和其他药代动力学特性。此外，四唑衍生物在多种疾病治疗中展现出多样化的药理活性，包括抗癌、抗菌、抗病毒、抗真菌、降血压和抗哮喘等。尽管如此，目前对于四唑类化合物的构效关系、多机制作用、结合模式和生化特性的理解仍然有限。因此，深入研究四唑在药物设计中的应用，探索其潜在的优化策略，对于开发新型药物具有重要意义。图片来源：EJMC在对四唑类化合物的出版物进行分析时，研究者发现自1885年首次合成四唑以来，其在药物设计中的应用逐渐受到关注。近年来，四唑作为药物设计中的热门结构单元，相关研究的年度发表文章数量呈上升趋势，其中美国在四唑相关研究的发表数量上位居全球首位。此外，与四唑相关的专利数量也显著增加，这表明除了公开报道的研究成果外，还有许多潜在的四唑类药物候选物可能正在进行保密的临床前或临床试验。通过对当前文献的系统分析，研究者发现四唑类化合物主要应用于医学、化学、生物化学和药理学等领域，其中药物化学领域对四唑的应用尤为关键。四唑的合成方法也得到了广泛研究，涉及多种起始材料，这些研究为开发具有多生物活性的四唑类化合物奠定了基础。图片来源：EJMC02Drug Design四唑在抗微生物药物研发的应用四唑类化合物在抗微生物药物研发中展现出巨大潜力，尤其在抗菌、抗病毒和抗寄生虫领域。近年来，随着抗菌药物耐药性问题的加剧，开发新型抗菌药物迫在眉睫。四唑类化合物因其独特的结构和生物活性，被广泛应用于抗菌药物的研发。研究表明，四唑衍生物可以有效抑制多种细菌和真菌的生长，包括一些耐药菌株。例如，某些四唑类化合物对耐多药的结核分枝杆菌表现出显著的抑制活性，其抗菌效果比传统的一线抗结核药物更强。此外，四唑类化合物在抗病毒药物研发中也取得了重要进展。它们被用于开发针对HIV、流感病毒等多种病毒的抑制剂，能够改善药物的物理化学性质并增强抗病毒活性。例如，通过将四唑基团引入到HIV逆转录酶抑制剂中，可以提高药物的代谢稳定性。在抗寄生虫领域，四唑类化合物也被证明具有显著的活性，尤其是在抗疟疾药物的研发中。四唑基团与奎宁啉类抗疟药物结合，可增强药物的疗效并降低耐药性。这些研究结果表明，四唑类化合物在抗微生物药物研发中具有广阔的应用前景，为应对日益严重的微生物耐药性问题提供了新的策略和希望。图片来源：EJMC①含有四唑环的抗菌药物四唑类化合物作为抗菌药物的研究进展表明，其在抗菌活性和机制方面具有显著优势。近年来，研究者们发现四唑衍生物能够有效抑制多种细菌和真菌的生长，包括一些耐药菌株。例如，某些四唑类化合物对耐多药的结核分枝杆菌表现出显著的抑制活性，其抗菌效果比传统的一线抗结核药物更强。此外，通过结构优化，研究者们进一步提高了四唑类化合物的抗菌活性。例如，通过改变四唑环上的取代基，可以显著增强其对多种临床菌株的抗菌活性，同时保持较低的细胞毒性。这些研究不仅揭示了四唑类化合物在抗菌领域的潜力，还为开发新型抗菌药物提供了重要的结构基础和理论支持。具体来看，研究者们在四唑类抗菌药物的研发中取得了一系列重要成果。例如，Szulczyk等人报道了一类新的四唑类抗结核药物，其中化合物1a和1b对耐多药的结核分枝杆菌表现出高达16倍的抑制活性，优于一线抗结核药物异烟肼、利福平和乙胺丁醇。这些化合物表现出对结核菌的高选择性，而对其他常见细菌（如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等）则无明显抑制作用。进一步的结构优化表明，通过在四唑环上引入不同的取代基，可以显著提高其抗菌活性。例如，化合物2a、2b和2c对多种临床菌株表现出良好的抗菌活性，MIC值在2-32 μg/ml之间，且对哺乳动物细胞系无明显毒性，显示出作为新型抗菌药物的潜力。此外，四唑类化合物在抗菌机制研究方面也取得了重要进展。例如，Roszkowski等人报道的四唑类化合物3a、3b和3c对多种细菌（如金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌）表现出广谱抗菌活性，MIC值在0.4-25.6 μg/ml之间。特别是化合物3c，其对某些金黄色葡萄球菌菌株的抑制活性（MIC 0.1-0.2 μg/ml）优于环丙沙星（MIC 0.125-0.5 μg/ml）。机制研究表明，这些化合物通过抑制细菌的DNA gyrase和拓扑异构酶IV发挥作用，这可能是其抗菌活性的分子基础。综上所述，四唑类化合物在抗菌药物研发中展现出巨大的潜力。通过结构优化和机制研究，研究者们不仅提高了四唑类化合物的抗菌活性，还揭示了其作用机制，为开发新型抗菌药物提供了重要的理论基础和实践指导。图片来源：EJMC②四唑在抗病毒药物研发中的应用四唑类化合物在抗病毒药物研发中展现出显著的潜力，尤其是在改善药物的物理化学性质和增强抗病毒活性方面。近年来，研究者们发现四唑基团可以有效地替代某些天然化合物中的功能基团，从而提高其代谢稳定性和抗病毒活性。例如，通过将四唑基团引入HIV逆转录酶抑制剂阿昔洛韦中，可以显著提高其代谢稳定性。此外，含有四唑基团的肽模拟物被证明是有效的HIV蛋白酶抑制剂，显示出低毒性且具有良好的抗病毒效果。研究还表明，四唑类化合物在抗流感病毒、丙型肝炎病毒和HIV病毒等方面具有广泛的活性。例如，某些四唑衍生物对H1N1流感病毒表现出比已知药物更优越的活性，同时具有较低的毒性。此外，四唑类化合物与1,2,3-三唑的组合已被证明可以有效抑制SARS-CoV-2病毒的主要蛋白酶，显示出其在抗新冠病毒药物研发中的潜在应用价值。这些研究结果表明，四唑类化合物在抗病毒药物研发中具有广阔的应用前景，为开发新型抗病毒药物提供了重要的结构基础和理论支持。图片来源：EJMC③四唑在抗寄生虫药物研发中的应用四唑衍生物在抗寄生虫药物研发中展现出显著的潜力，尤其是在抗疟疾和抗真菌领域。近年来，研究者们发现四唑基团可以显著增强抗疟疾药物的活性和降低耐药性。例如，将四唑基团引入到奎宁啉类抗疟药物中，不仅提高了药物的生物利用度和靶向传递能力，还能有效抑制疟原虫的多个生长阶段，为开发新型抗疟疾药物提供了有力支持。此外，四唑衍生物在抗真菌领域也取得了重要进展。一些研究发现，四唑类化合物对多种真菌表现出广谱的抗真菌活性，尤其是对耐药性真菌株具有显著的抑制效果。例如，某些四唑-吡唑衍生物对耐氟康唑的白色念珠菌和光滑念珠菌表现出比现有药物更优越的抗真菌活性，且具有较低的细胞毒性和药物相互作用风险。这些研究结果表明，四唑衍生物在抗寄生虫药物研发中具有广阔的应用前景，为开发新型抗疟疾和抗真菌药物提供了重要的结构基础和理论支持。图片来源：    EJMC03Drug Design四唑在抗增殖药物研发的应用四唑类化合物在抗增殖药物研发中展现出显著的潜力，尤其是在抗癌药物开发领域。近年来的研究表明，四唑衍生物能够有效抑制多种癌细胞的增殖，并且具有较低的细胞毒性。这些化合物通过与多种抗癌药物的结构结合，可以显著增强其对癌细胞的抑制作用，同时改善药物的药代动力学特性和生物利用度。例如，某些四唑-吡啶类化合物对多种癌细胞系表现出强效的抑制活性，其对Aurora激酶A的抑制活性可达纳摩尔级别。Aurora激酶A在多种癌症中过表达，因此这些四唑-吡啶类化合物具有潜在的临床应用价值。此外，四唑类化合物在抑制肿瘤细胞的耐药性方面也显示出独特的优势。例如，Encequidar（HM30181）作为一种新型的P-糖蛋白抑制剂，能够显著提高P-gp底物药物（如紫杉醇）的口服生物利用度，同时对癌细胞的抑制活性显著优于其他新一代P-gp抑制剂。研究还表明，四唑类化合物的结构-活性关系（SAR）对于其抗增殖活性至关重要。例如，某些四唑-喹啉类化合物对多种癌细胞系表现出良好的抗增殖活性，且其活性与药物的电子性质和取代基位置密切相关。通过改变四唑环上的取代基，可以显著增强其对癌细胞的抑制作用。此外，四唑类化合物在抗肿瘤药物研发中还展现出良好的生物相容性和较低的毒性，这使得它们在临床应用中具有潜在的优势。例如，某些四唑-苯并噻唑类化合物作为天然化合物Combretastatin A-4的衍生物，虽然在活性上略逊于母体化合物，但通过结构优化，可以开发出不易发生光异构化的衍生物，从而提高药物的稳定性和安全性。此外，四唑类化合物在抗肿瘤药物研发中还展现出良好的生物相容性和较低的毒性，为开发新型抗癌药物提供了重要的结构基础和理论支持。这些研究结果表明，四唑类化合物在抗增殖药物研发中具有广阔的应用前景。通过深入研究四唑类化合物的构效关系，优化其化学结构，可以开发出具有更高活性、更低毒性和更好药代动力学特性的新型抗癌药物。这些研究不仅为四唑类化合物在抗癌药物研发中的应用提供了重要的理论基础，也为未来抗癌药物的开发提供了新的思路和方向。图片来源：EJMC04Drug Design四唑在多系统疾病中的潜力①四唑在中枢神经系统疾病的应用四唑类化合物在中枢神经系统疾病治疗中展现出广泛的应用潜力，尤其是在阿尔茨海默病、抗惊厥、抗抑郁和镇痛等领域。在阿尔茨海默病治疗方面，四唑类化合物被开发为β-分泌酶和γ-分泌酶的抑制剂，这些酶在β-淀粉样蛋白的合成中起关键作用。例如，含有四唑基团的五肽化合物显示出低纳摩尔级别的抑制活性，与已知的乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶抑制剂相当。此外，四唑类化合物还被研究作为抗惊厥药物，其中一些化合物通过与谷氨酸受体或GABA受体相互作用，展现出良好的抗惊厥活性和较低的神经毒性。在抗抑郁领域，含有四唑基团的化合物能够抑制单胺氧化酶A，从而增加神经递质的水平，显示出潜在的抗抑郁和抗焦虑效果。在镇痛方面，四唑类化合物通过抑制脂肪酰胺水解酶或作为阿片受体激动剂，提高脑内内源性大麻素水平，从而发挥镇痛和抗焦虑作用。这些研究结果表明，四唑类化合物在中枢神经系统疾病的治疗中具有广阔的应用前景，为开发新型药物提供了重要的结构基础和理论支持。图片来源：EJMC②四唑在抗炎药物开发中的应用四唑类化合物在抗炎药物开发中展现出显著的潜力，其独特的化学结构使其能够有效抑制炎症相关酶的活性，从而发挥抗炎作用。研究表明，四唑类化合物可以通过抑制环氧化酶（COX）的活性来减少前列腺素的合成，这是非甾体抗炎药（NSAIDs）发挥抗炎作用的关键机制。例如，某些1,5-二芳基四唑类化合物对COX-2的抑制活性与已知的抗炎药物相当，且其活性取决于苯环上取代基的性质和位置。此外，四唑类化合物还可以通过抑制其他炎症相关酶的活性来发挥抗炎作用，例如抑制5-脂氧合酶（5-LOX），从而减少白三烯的生成。这些研究结果表明，四唑类化合物在抗炎药物开发中具有广阔的应用前景，为开发新型抗炎药物提供了重要的结构基础和理论支持。通过进一步优化四唑类化合物的结构，可以开发出具有更高活性、更低毒性和更好药代动力学特性的新型抗炎药物。图片来源：EJMC③四唑在抗氧化领域的应用四唑类化合物在抗氧化领域展现出显著的潜力，其独特的化学结构使其能够有效清除自由基，从而发挥抗氧化作用。研究表明，四唑类化合物通过多种机制发挥抗氧化活性，包括直接清除自由基和抑制氧化酶的活性。例如，四唑类化合物如四唑甾体衍生物和四唑核苷酸衍生物表现出良好的抗氧化活性，其作用机制类似于常见的抗氧化剂如丁基羟基甲苯。此外，某些四唑类化合物如四唑基吡啶衍生物在抗氧化活性测试中显示出比丁基羟基甲苯更强的效果。这些研究结果表明，四唑类化合物在抗氧化药物开发中具有广阔的应用前景，为开发新型抗氧化剂提供了重要的结构基础和理论支持。通过进一步优化四唑类化合物的结构，可以开发出具有更高活性、更低毒性和更好生物利用度的新型抗氧化剂。图片来源：EJMC05Drug Design四唑基团的引入在药物设计中带来了显著的益处四唑基团的引入在药物设计中带来了显著的益处，这些益处不仅体现在提高药物的代谢稳定性和生物利用度上，还表现在增强药物的活性和降低毒性方面。例如，通过将四唑基团引入到某些药物分子中，可以显著延长药物的作用时间，提高其在体内的稳定性和生物利用度。在一些研究中，四唑基团的引入使得药物的抑制活性提高了数倍，甚至数十倍，这主要是由于四唑基团增加了药物的亲脂性，从而提高了其细胞渗透性。此外，四唑基团的引入还可以改善药物的药代动力学特性，使其在体内的分布和代谢更加合理。例如，洛沙坦（Losartan）作为一种含有四唑基团的抗高血压药物，通过替换羧基团为四唑基团，显著提高了其代谢稳定性和生物利用度。这些研究结果表明，四唑基团的引入在药物设计中具有重要的意义，为开发新型药物提供了重要的策略和方法。通过进一步研究四唑基团在药物分子中的作用机制，可以更好地利用其优势，开发出具有更高活性、更低毒性和更好药代动力学特性的新型药物。图片来源：EJMC展望四唑类化合物因其独特的物理化学性质和多样的生物活性，在药物化学领域展现出广泛的应用前景，涵盖抗菌、抗癌、抗炎、心血管疾病治疗等多个领域。然而，尽管四唑类化合物的研究取得了显著进展，但仍存在一些局限性。例如，四唑类化合物在稳定性、溶解性和靶向特异性方面仍面临挑战，且目前对于四唑类化合物的生物活性评估和与非四唑类化合物的对比研究在文献中提及较少。此外，四唑类化合物的合成方法虽然多样，但在生物稳定性、创新制剂、结构优化以降低毒性以及创新药物递送系统方面的研究仍需加强。展望未来，四唑类化合物的研究将继续聚焦于从多种起始材料合成四唑的方法，以期开发出具有更好药理学特性和更低副作用的新型四唑衍生物。同时，需要更全面地研究四唑在改善药物稳定性、生物利用度、安全性和渗透性方面的作用，并提供更多关于引入四唑组分后药物药代动力学或疗效改善的实验证据。未来的研究应更加系统地进行构效关系（SAR）研究，通过在每个合成方法中仅替换一个片段/基团/结构单元，并比较含四唑和不含四唑的化合物的生物活性，从而更清晰地阐明四唑生物电子等排体在生物分子中的关键作用。参考来源：https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2024.116870声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

编辑丨王多鱼排版丨水成文细胞死亡是一个古老而重要的研究领域。凋亡是最早被发现的调节性细胞死亡类型，其研究已经十分充分。而近年来新的细胞死亡类型在不断被发现，并且被证明在正常生理活动或者疾病中起到关键作用。研究这些非凋亡性细胞死亡过程的调节，对于人们理解细胞死亡，以及靶向细胞死亡来治疗相关疾病有重要意义。p53 是最重要的蛋白之一，具有十分强大且广泛的作用。2025 年 4 月 9 日，哥伦比亚大学顾伟教授、Brent Stockwell 教授及纪念斯隆-凯特琳癌症中心姜学军教授联合（顾伟教授为通讯作者，顾伟教授实验室刘彦卿博士为第一作者）在 Nature 期刊综述期刊 Nature Reviews Molecular Cell Biology 上发表了题为：p53-regulated non-apoptotic cell death pathways and their relevance in cancer and other diseases（p53调节的非凋亡性细胞死亡及其在癌症和其它疾病中的意义）重磅综述论文，全面总结了 p53 在非凋亡性细胞死亡中的重要调节作用。为方便阅读，《生物世界》全文主要内容进行整理介绍，以飨读者。自1979年发现以来，转录因子p53一直是生物医学研究的焦点。p53现已被认为是与健康最为相关的蛋白质之一，这主要归因于其强大的肿瘤抑制功能，同时也涉及其在正常生理学及某些癌症以外的疾病中的作用。因此，p53具有不可估量的治疗价值，这受到制药业的广泛关注。p53的这种“明星分子”地位源于其在多种生物过程中的强大能力。例如，p53响应DNA损伤以诱导细胞周期阻滞、凋亡和衰老，这些曾被认为是p53抑制肿瘤发生的主要机制。然而，过去几年发表的研究表明，这三种经典的p53功能并非总是p53介导的肿瘤抑制所必需的。此外，治疗中激活p53产生副作用的一个主要机制就是源自这几种经典功能。因此，发现p53的新功能不仅将增进我们对这一关键蛋白的理解，还将有益于基于p53的治疗方法的开发。（关于p53的详细背景知识，参见顾伟实验室于2024年在Cancer cell发表的综述论文：顾伟团队综述全面总结p53领域研究进展）在多细胞生物中，机体稳态的维持依赖于细胞增殖与细胞死亡之间的平衡。细胞死亡是一种常见且重要的生物学过程：受到准确调控的细胞死亡对于发育及其他生理过程至关重要，而细胞死亡的失调则可能导致多种疾病。凋亡是研究最为深入的一种细胞死亡类型，曾一度被认为是唯一受调控的细胞死亡（Regulated cell death，RCD）方式。然而，后续研究发现了许多新型的RCD类型，例如铁死亡（ferroptosis）、坏死性凋亡（necroptosis）和细胞焦亡（pyroptosis）。这些RCD在机制和死亡细胞的形态上可能存在相似性，但每种RCD都具有独特的特征，从而在生理或病理功能上既存在重叠又具有独立性。理解这些RCD的分子机制并鉴定其关键调控因子，对于基础研究和疾病治疗具有重要意义。在过去十年中，研究发现p53能够调控多种非凋亡性细胞死亡（Non-apoptotic cell death， NACD）途径。在该综述中，作者探讨了p53如何调控多种NACD，重点关注铁死亡、坏死性凋亡和细胞焦亡；同时，他们也探讨了p53可能参与的其他NACD类型。接着，他们讨论了靶向p53介导的NACD途径在不同疾病中的治疗潜力。最后，他们探讨了p53-NACD研究中的一些重要问题。一、p53与铁死亡铁死亡由该综述论文作者之一的 Brent Stockwell 教授在2003年至2012年间发表的一系列论文中首次发现并命名，作为一种新型的受调控的非凋亡性细胞死亡，其特征是细胞膜上依赖铁离子的脂质过氧化。早期的研究已经观察到了我们现在所理解的铁死亡的特征，并阐明了其关键的遗传驱动因素。在过去十年中，铁死亡已成为研究最为深入的非凋亡性细胞死亡类型，是与细胞代谢最为相关的细胞死亡模式，并且与衰老、缺血性器官损伤、神经退行性疾病（NDD）以及特别是癌症相关联。经典的铁死亡途径围绕ACSL4-GPX4轴展开。然而，最近的研究揭示了关键的非经典铁死亡途径。p53在铁死亡的三个基本组成要素（脂质过氧化的底物，脂质过氧化的执行者，以及anti-ferroptosis system）中扮演着主要调控者的角色。p53的这一功能主要源于其强大的、调控多种生物分子（如氨基酸、脂质、铁和活性氧ROS）细胞代谢的能力（详见——一阴一阳之谓道：顾伟实验室总结p53基因在肿瘤代谢中的复杂作用）。1、p53在铁死亡中的作用第一篇报道p53调节铁死亡的论文来自于2015年顾伟实验室的一篇 Nature 论文，SLC7A11是胱氨酸/谷氨酸逆向转运体的一个亚单位，负责将胱氨酸导入细胞以合成谷胱甘肽（GSH）。在这篇论文中，研究人员发现p53能够抑制SLC7A11的转录，从而降低GSH水平并抑制GPX4活性，进而在体外和体内诱导铁死亡。重要的是，p53–SLC7A11轴的功能也可以独立于GPX4抑制。ALOX12能够催化细胞质膜上的脂质过氧化以触发铁死亡；然而，它与SLC7A11发生相互作用，从而无法接近其底物。p53下调SLC7A11将释放ALOX12以激活铁死亡。值得注意的是，ALOX12可以通过与PHLDA2相互作用，特异性地被招募到磷脂酸（PA）上。GPAT3催化PUFA-PA的生物合成，从而为ALOX12介导的铁死亡提供底物。这种PHLDA2–ALOX12–PA介导的铁死亡具有显著的病理相关性，并且可以在免疫缺陷和免疫正常的小鼠肿瘤模型中无需常见的铁死亡诱导化合物（Ferroptosis inducer，FIN）处理即可被激活。这些研究结果因此可以作为铁死亡在自然状态下抑制肿瘤的例子。除了ALOX12，p53介导的SLC7A11抑制还增强了ALOXE3和ALOX15B的脂氧合酶活性，分别在胶质母细胞瘤和膀胱癌细胞中促进铁死亡。关于脂质过氧化的底物，p53调控了多种脂质代谢途径，这些途径有助于其促进铁死亡的作用。例如，p53促进YAP1介导的ACSL4上调，从而增加细胞膜中多不饱和脂肪酸（PUFAs）的丰度，这在结肠癌细胞中诱导了铁死亡。单不饱和脂肪酸（MUFAs）可以与PUFAs竞争掺入膜磷脂（PL）。因此，MUFAs是铁死亡的有效抑制剂。p53能够抑制SCD1的表达，从而减少膜磷脂中MUFAs的组成，进而在肝细胞癌（HCC）细胞中促进铁死亡。p53诱导的细胞周期停滞通过降低MBOAT1和EMP2的表达，增加了PUFA-PL的水平，从而使多种细胞系对铁死亡敏感。脂质过氧化的执行主要依赖于活性氧（ROS）、铁，以及脂氧合酶ALOXs。线粒体活性是ROS的主要来源，其产生通过p53激活GLS2的表达而增强。铁死亡诱导剂（FINs）erastin和RSL3在HCC细胞中以p53依赖的方式上调lncRNA NEAT1的表达。NEAT1随后通过NEAT1–miR-362-3p–MIOX轴增加ROS水平并促进铁死亡。在缺血/再灌注（I/R）应激下的大鼠心脏中，USP7的水平上调，导致p53去泛素化。由此稳定的p53激活其靶基因TfR1，将铁导入细胞。铁水平的增加促进了心脏铁死亡并导致心肌损伤。p53还具有转录因子非依赖的活性来调控铁转运。在肝星状细胞中，p53定位于线粒体，与SLC25A28结合并促进铁进入线粒体。线粒体铁过载导致ROS产生和铁死亡。p53通过诱导SAT1的表达来转录调控多胺代谢。SAT1的表达通过在体外和体内激活ALOX15介导的铁死亡来抑制肿瘤生长。SAT1敲除部分减弱了p53触发的铁死亡，从而将多胺代谢与p53介导的铁死亡和肿瘤抑制联系起来。p53靶基因ALOX5已被证明在亨廷顿病和膀胱癌细胞中促进铁死亡，这表明p53也许可以在这些情况下通过转录激活ALOX5诱导铁死亡。p53还通过调控细胞的anti-ferroptosis系统来影响铁死亡。除了抑制SLC7A11外，p53还可以通过抑制黑色素瘤细胞中的PHGDH和肺癌细胞中的CBS来限制丝氨酸和半胱氨酸的合成，这最终可能导致谷胱甘肽（GSH）生物合成的减少和铁死亡的发生。还原型维生素K是一种具有抗氧化活性的代谢物，已被证明能够抑制铁死亡。p53通过转录抑制VKORC1L1的表达来促进铁死亡并抑制不同癌细胞的生长，这一过程独立于GSH系统。iPLA2β（也称为PLA2G6）从膜磷脂中去除氧化的脂肪酸链以终止脂质过氧化和铁死亡。与p53介导的铁死亡促进作用相反，低剂量doxorubicin（一种DNA损伤药物）或Nutlin（p53–MDM2相互作用的抑制剂）激活的p53可以通过转录激活iPLA2β来抑制黑色素瘤和肉瘤细胞中的铁死亡。然而，当用高剂量doxorubicin处理细胞或长时间使用Nutlin处理后，iPLA2β的激活会丧失，细胞部分地死于铁死亡。这些看似矛盾的结果似乎与p53促进铁死亡的作用相矛盾。事实上，iPLA2β的调控很好地符合p53活性的“pro-survival or pro-death”模式：p53本质上是一种stress responder和“guardian of the cell”，p53激活的结果因stress种类的不同而异。当刺激程度较弱，细胞损伤可以修复之时，p53可以采取pro-survival的模式来保护细胞；而当刺激程度强，细胞损伤难以修复，p53则激活pro-death模式来清除受损细胞，保障机体的健康。在p53–iPLA2β–铁死亡轴的情况下，iPLA2β充当一种功能开关，决定p53引发的应激反应的结果。除了上调iPLA2β外，还有一些零星的报道表明，p53在某些条件下可以抑制铁死亡。例如，在结直肠癌（CRC）细胞中，p53结合并将DPP4隔离在细胞核中，使其远离其相互作用蛋白NOX1。这一活性抑制了DPP4–NOX1诱导的铁死亡。在肝癌细胞中，p53通过诱导PLTP的表达来负调控铁死亡。PLTP刺激脂滴的形成，这些脂滴隔离了与铁死亡相关的脂质过氧化的底物。另一项研究表明，p53可以通过在纤维肉瘤细胞系中诱导p21来延迟cysteine deprivation触发的铁死亡，可能保护细胞免受营养缺乏的影响。这些反例部分源于实验中使用的不同癌症类型和铁死亡诱导方法；它们也反映了p53功能的复杂性和条件依赖性。p53诱导的铁死亡在肿瘤抑制中的重要性已通过小鼠模型和人类数据得到证实。p53-3KR（赖氨酸-精氨酸）突变蛋白保留了抑制SLC7A11和诱导铁死亡的能力，这可能解释了其为何仍能有效抑制肿瘤发生。事实上，SLC7A11的过表达消除了p53-3KR突变体的铁死亡诱导和肿瘤抑制作用。人类p53在Lys101（对应小鼠Lys98）的乙酰化对于p53介导的SLC7A11抑制至关重要。进一步将p53-3KR突变为p53-4KR（3KR+K98R）显著削弱了p53促进铁死亡和肿瘤抑制的能力。因此，与p53-3KR小鼠相比，p53-4KR小鼠的肿瘤发生率显著增加。一个非洲特异性的p53-P47S SNP被发现其抑制肿瘤发生的能力受损。随后的研究表明，与P47变体相比，S47变体在抑制SLC7A11和激活GLS2方面的效率较低。p53-S47细胞中两种重要的抗氧化剂CoA和GSH的水平较高。P47和S47之间的这些差异导致p53-S47诱导铁死亡和抑制肿瘤生长的能力下降。事实上，p53-P47S SNP与绝经前非裔美国女性乳腺癌风险增加相关。研究癌症相关的p53突变体可以从不同角度提供更多关于铁死亡如何促进p53介导的肿瘤抑制的见解。突变体p53不仅可能失去野生型（WT）p53的铁死亡诱导活性，还可能获得新的、通常是间接的抑制铁死亡的功能，这两者都有助于肿瘤发展。在肺癌中，p53突变消除了对FOXM1的抑制。增加的FOXM1赋予癌细胞对铁死亡的抗性。BACH1是SLC7A11的转录抑制因子。有趣的是，p53-R175H（一种常见的“热点”突变；相当于小鼠p53-R172H），而非WT p53和其他p53热点突变体，能够结合BACH1。这种相互作用消除了BACH1对SLC7A11的抑制，从而减少了不同癌细胞中的铁死亡。在p53R172H/+小鼠中敲除BACH1延长了这些小鼠的生存时间，表明BACH1依赖的铁死亡抑制有助于p53-R172H在小鼠中的致癌作用。在三阴性乳腺癌（TNBC）中，小鼠p53-R172H和p53-R245W（相当于人类p53-R248W）通过上调两种抗氧化蛋白——MGST3和PRDX6——以NRF2依赖的方式保护癌细胞免受铁死亡。值得注意的是，在已建立的TNBC中耗尽这些p53突变体中的任何一个都会通过激活铁死亡导致肿瘤消退，这意味着消除突变体p53可能是治疗TNBC的有效方法。值得一提的是，与p53在体内促进铁死亡的，不依赖FIN处理的活性不同，单独激活p53在体外不足以触发铁死亡，可能是由于培养的细胞系中缺乏体内刺激信号。在体外有效诱导p53介导的铁死亡需要同时激活p53并使用FINs（如GPX4抑制剂或过量的ROS）进行处理，这与p53的应激反应特性一致，即p53只有在适当的应激下才能完全执行其功能。这一活性也与肿瘤发生伴随ROS水平升高的事实相符，在这种情况下，p53的激活可以更有效地根除癌细胞。与p53调控的铁死亡途径不同，GPX4调控的铁死亡主要不是应对刺激，而是以一种稳定组成型方式维持细胞稳态。GPX4相关的铁死亡依赖于使用FINs在体外和体内抑制GPX4活性而增强。因此，为了专门研究由p53调控的铁死亡而不直接操纵GPX4活性，可以使用ROS生成剂TBH，因为这种类型的铁死亡主要涉及p53而非GPX4。2、p53在铁死亡中受到的调节p53在铁死亡中的受到调控是多方面的。p53 Lys351的乙酰化稳定p53的蛋白水平。GINS4通过激活SNAI1拮抗p53 Lys351的乙酰化，从而破坏p53的稳定性，抑制铁死亡并促进肿瘤进展。同样，URI和MEX3A也可以促进p53降解，分别在肝癌和卵巢癌中抑制铁死亡并加速肿瘤生长。在肝癌中，索拉非尼治疗通过PP2A-B55β导致线粒体GPX4去磷酸化，使线粒体p53逆行进入细胞核并激活铁死亡。在肺癌中，lncRNA P53RRA与G3BP1结合，消除了p53蛋白在细胞质中的隔离。由此增加的核p53水平刺激了铁死亡和肿瘤抑制。在心脏I/R损伤中，NAT10修饰并稳定MYBBP1A的mRNA，增加其蛋白质水平。MYBBP1A随后与p53结合并增强p53诱导的铁死亡。有趣的是，p53在I/R应激下可以转录激活NAT10的表达。因此，NAT10–MYBBP1A–p53轴形成了一个正反馈环，放大了心脏I/R损伤中的铁死亡。此外，多巴胺能细胞中的铁过载、内皮细胞中的高葡萄糖水平和白细胞介素-1β处理已被报道可诱导p53依赖的铁死亡。二、p53与坏死性凋亡坏死性凋亡是第一种被发现的调控性坏死模式，于2005年被袁钧瑛教授正式命名。最初发现其由RIPK1介导，随后也发现RIPK3和MLKL独立于caspases而参与其中。与凋亡类似，坏死性凋亡也可以通过死亡受体（如TNFR1）、FAS和TNFRSF10A的激活来启动。然而，坏死性凋亡通常仅在凋亡不能发生时才启动。在这种情况下，RIPK1被激活并与RIPK3相互作用并激活RIPK3。激活的RIPK3磷酸化MLKL，促进其寡聚化并插入细胞质膜，形成孔道，导致坏死性凋亡。此外，研究人员还报道了其他形式的坏死性凋亡。坏死性凋亡主要在炎症、细菌和病毒感染、缺血性损伤以及癌症中发挥作用。1、p53在坏死性凋亡中的作用鉴于坏死性凋亡和凋亡共享许多启动因子，可以推测当凋亡途径被抑制时，p53可能会转而促进坏死性凋亡。尽管这一可能性需要更多证据来证明，但p53确实是坏死性凋亡的重要调控因子。在心肌缺血/再灌注（I/R）损伤的小鼠模型的心肌细胞中，p53转录诱导lncRNA NRF的表达。NRF作为竞争性内源RNA（ceRNA）调控miRNA miR-873，从而解除其对RIPK1和RIPK3的抑制，促进坏死性凋亡和心肌梗死。PUMA是p53诱导内源性凋亡的主要靶点；有趣的是，PUMA也通过类似机制参与坏死性凋亡：在结直肠癌（CRC）细胞中，化疗药物5-氟尿嘧啶（5-FU）处理诱导p53–PUMA轴，促进线粒体DNA释放到细胞质中，从而激活ZBP1–RIPK3介导的坏死性凋亡。重要的是，PUMA–RIPK3-坏死性凋亡轴还可以引发抗肿瘤免疫原性反应，增强5-FU的治疗效果。在肠上皮细胞中，热应激诱导p53的磷酸化和激活，增加TLR3的表达。TLR3刺激TRIF与RIPK3的结合，从而诱导坏死性凋亡。相应地，p53敲除可以阻断热应激触发的肠上皮细胞坏死性凋亡。线粒体ROS（mtROS）在p53介导的坏死性凋亡中具有重要作用。在急性胰腺炎中，p53下调sulfiredoxin和PRDX3，从而增强胰腺细胞中mtROS的产生和坏死性凋亡。此外，mtROS还驱动p53向线粒体的转运；线粒体靶向抗氧化剂Mito-TEMPO阻断p53在线粒体中的积累和坏死性凋亡，表明（1）mtROS促进坏死性凋亡的发生，（2）线粒体p53在坏死性凋亡中发挥作用。这两种可能性都得到了大量支持。与第一种可能性一致，mtROS促进坏死小体（包含MLKL和RIPK3（以及RIPK1）的复合物）的形成，并随后激活坏死性凋亡。三羧酸循环（TCA）和氧化磷酸化（OXPHOS）可以增加mtROS的产生，而RIPK3可以促进这些过程以诱导坏死性凋亡。p53促进TCA循环和OXPHOS的能力可能有助于坏死性凋亡的诱导。对于第二种可能性，mtROS刺激p53在线粒体中的积累，p53与CypD结合并打开线粒体通透性转换孔（PTP），导致多种细胞类型的坏死。这种线粒体p53–CypD诱导的坏死主要是坏死性凋亡。RIPK1–RIPK3复合物可以促进DRP1向线粒体的转运，从而增强mtROS和坏死性凋亡。p53还直接或间接促进DRP1在线粒体中的活性，这可能随后增强心肌细胞中的坏死性凋亡。有趣的是，在氧化应激下，DRP1促进p53的稳定化和线粒体定位。因此，p53和DRP1可能形成正反馈环以增强坏死性凋亡。在某些条件下，自噬机制与坏死小体结合以促进坏死性凋亡。线粒体自噬（mitophagy）是一种特殊类型的自噬，可降解受损的线粒体。理论上，线粒体自噬可以通过降低ROS水平来保护细胞免受坏死性凋亡。然而，关于线粒体自噬在坏死性凋亡中的作用，已有报道存在争议。由于p53对自噬（包括线粒体自噬）具有双向作用（促进或抑制），p53是否以及如何通过介导自噬影响坏死性凋亡需要进一步阐明。此外，p53可以被代谢应激和缺氧激活，这些条件也刺激坏死性凋亡。p53是否在代谢应激相关和缺氧相关的坏死性凋亡中发挥作用仍不明确。此外，p53是否在特定条件下抑制坏死性凋亡仍有待研究。2、p53在坏死性凋亡中受到的调节许多因素可以影响p53介导的坏死性凋亡。在复发性乳腺癌细胞中，组蛋白甲基转移酶G9a的活性是抑制促炎基因所必需的。G9a缺失激活TNF诱导的坏死性凋亡，该过程依赖于p53活性，并降低肿瘤细胞的存活率。用化疗药物放线菌素D处理肝癌细胞，部分通过CHK1激活的p53刺激坏死性凋亡，这是放线菌素D抗肿瘤作用的基础。在皮质神经元中，出生后敲除Akirin2触发p53依赖的坏死性凋亡和神经退行性病变，这可以通过降低p53蛋白水平来回复。类似地，p53诱导的坏死性凋亡通过去除视锥光感受器和双极神经元导致视网膜退行性疾病，这一过程被BMI1抑制。在神经元缺血应激期间，DAPK1与皮质神经元中的p53相互作用并磷酸化p53 Ser23。这种修饰促进了核p53激活的凋亡和线粒体p53触发的坏死性凋亡，共同导致神经元损伤。三、p53与细胞焦亡细胞焦亡最早于20世纪末被报道，并于2001年正式命名。细胞焦亡是一种由gasdermin蛋白调控的促炎性非凋亡性细胞死亡形式。它主要作为对多种病原体相关分子模式（PAMPs）和损伤相关分子模式（DAMPs）的先天免疫反应发挥作用，同时在器官损伤和癌症中也具有作用。典型的细胞焦亡由PAMPs或DAMPs被炎症小体传感器（如NLRP3）识别而启动。NLRP3随后招募适配蛋白ASC（也称为PYCARD）和半胱天冬酶-1前体（pro-caspase-1）形成炎症小体，在其中caspase-1被激活。此外，脂多糖（LPS）可以直接激活人类中的caspase-4和caspase-5，或小鼠中的caspase-11，而无需炎症小体的组装。激活的caspase-1、caspase-4、caspase-5或caspase-11切割gasdermin D（GSDMD）释放其活性N端（GSDMD-N），后者寡聚化并在细胞质膜上形成孔道，最终诱导细胞死亡。最新进展表明，细胞焦亡的激活存在别的途径。1、p53在细胞焦亡中的作用p53在细胞焦亡中的作用相较于其在铁死亡和坏死性凋亡中的作用尚不明确。研究发现，p53能够激活多种细胞焦亡调控因子的表达，如NLRP3、caspase-1和GSDME，这些因子在不同细胞类型中可能促进细胞焦亡。与这些数据一致，p53被报道在非小细胞肺癌中促进细胞焦亡。p53的mRNA水平与NLRP3、ASC和caspase-1的mRNA水平呈正相关，而p53的缺失消除了LPS诱导的细胞焦亡。在另一项研究中，放线菌素D和Nutlin-3a被用于协同激活p53，导致caspase-1前体和NLRP1的上调。然而，未检测到激活的caspase-1，这可能是因为激活的p53通过增加细胞焦亡因子的水平建立了细胞焦亡的预备状态；随后，细胞焦亡将在适当的触发条件下被迅速诱导。这一过程可能帮助细胞准备应对感染，因此研究p53如何响应病原体感染和炎症，以及是否可以因此激活细胞焦亡具有重要意义。有趣的是，NLRP3能够稳定并激活p53。这些结果表明，p53和NLRP3在正反馈环中相互调控，可能增强NLRP3诱导的细胞焦亡。在多形性胶质母细胞瘤中，苯并咪唑类药物的治疗通过激活p53随后同时诱导凋亡和细胞焦亡发挥肿瘤抑制作用，这可能是因为p53介导的细胞周期阻滞促进了苯并咪唑触发的细胞焦亡。然而，其潜在机制仍需进一步阐明。p53在某些条件下抑制细胞焦亡的潜力也值得研究。2、p53在细胞焦亡受到的调控已发现多种p53调控因子能够影响p53介导的细胞焦亡。在巨噬细胞中，MUFAs可以结合FABP4并限制赖氨酸去乙酰化酶sirtuin 1的活性，导致p53乙酰化和激活。激活的p53随后通过增加ASC的表达促进炎症小体组装和细胞焦亡。类似地，在LPS–D-半乳糖胺诱导的急性肝衰竭小鼠模型中，sirtuin 1通过sirtuin 1–p53–GPX4–GSDMD途径抑制p53诱导的铁死亡和细胞焦亡。该研究还揭示了p53触发的铁死亡与p53触发的细胞焦亡之间的crosstalk。lncRNA MEG3能够稳定p53。在透明细胞肾细胞癌中，MEG3下调导致p53水平降低、p53相关的细胞焦亡受抑制以及细胞增殖增加。p53聚集抑制剂ReACp53能够挽救由MEG3缺失引起的表型，表明触发细胞焦亡可能是治疗p53聚集相关肿瘤的有效方法。值得注意的是，通过激活p53，MEG3还可以促进铁死亡。在杜氏利什曼原虫感染的THP-1和J774A.1细胞系中，BLIMP-1负责抑制p53表达，减少ROS产生和NLRP3激活，并抑制细胞焦亡。这些结果解释了杜氏利什曼原虫在感染过程中如何避免先天免疫和细胞焦亡，为内脏利什曼病的治疗提供了信息。在哮喘小鼠模型中，KIF23的缺失抑制了支气管上皮细胞中的炎症和细胞焦亡，从而缓解了哮喘症状。有趣的是，p53水平随着KIF23的缺失而降低。p53水平的下降是否有助于细胞焦亡的抑制需要进一步研究。最后，KIF23是p53的转录抑制靶标。p53–KIF23负反馈环的病理相关性值得进一步研究。四、p53 调节的其它非凋亡性细胞死亡除了铁死亡、坏死性凋亡和细胞焦亡之外，p53 还参与其他 NACD，比如自噬依赖性细胞死亡（autophagy-dependent cell death）, 内吞性细胞死亡（entotic cell death），PARP-1依赖性细胞死亡（parthanatos）和副凋亡（paraptosis），另外还可能调节泛凋亡，铜死亡（cuproptosis）和双硫死亡（disulfidptosis）。1、 p53 调节的自噬依赖性细胞死亡（autophagy-dependent cell death）自噬是一种保守的分解代谢过程，通过降解细胞质物质以供再利用。自噬始于一个孤立的膜结构，逐渐扩展形成吞噬泡（phagophore），最终形成自噬体（autophagosome）。在此过程中，自噬底物被包裹并随后递送至溶酶体进行降解。通常，自噬在应激（特别是营养缺乏）条件下促进细胞存活。然而，失调或过度的自噬可能导致细胞通过自噬依赖性细胞死亡而消亡。由于p53通过多种机制调控自噬，它也参与了自噬依赖性细胞死亡。当HCT116细胞用SPHK1抑制剂处理时，p53激活自噬依赖性细胞死亡，这一过程通过敲除自噬的两个关键调控因子beclin 1和ATG5得以挽救。p53还通过激活BNIP3L触发的线粒体自噬在结肠癌细胞中诱导自噬依赖性细胞死亡。p53可能通过转录激活TP53INP1在多种细胞类型中促进自噬依赖性细胞死亡。抗肿瘤药物人参皂苷Rh4和白藜芦醇分别激活p53并在结直肠癌细胞和肺腺癌细胞中诱导自噬依赖性细胞死亡。需要强调的是，自噬介导的细胞死亡不一定是“自噬依赖性细胞死亡”：它可能涉及其他细胞死亡模式，如凋亡和铁死亡。因此，当p53调控的自噬导致细胞死亡时，区分发生的是哪种类型的细胞死亡至关重要。2、p53调控的内吞性细胞死亡（entotic cell death）Entosis是一个活细胞被非吞噬细胞吞噬形成“细胞内细胞”结构的过程。细胞骨架重排介导的细胞侵袭在entosis中起关键作用。通常（但不总是），内化的细胞将通过entotic细胞死亡而消亡。在有DNA损伤的有丝分裂上皮细胞中，p53通过激活RND3促进entotic细胞死亡。这一作用消除了非整倍体子细胞以维持基因组完整性。有趣的是，突变体p53也被报道促进entosis的形态特征——细胞内细胞结构——这可能具有促肿瘤作用，因为内化的细胞可能以某种方式逃避细胞死亡。此外，p53驱动的皮质祖细胞entotic细胞死亡与PALS1相关的小头畸形有关。3、p53调控的PARP-1依赖性细胞死亡（parthanatos）在轻度DNA损伤后，PARP1被激活以修复DNA并促进细胞存活。然而，当DNA损伤广泛存在时，PARP1被过度激活并产生过量的聚（ADP-核糖）（PAR）聚合物，这些聚合物促进线粒体中AIF的释放。在细胞质中，AIF与MIF结合，AIF–MIF复合物转运到细胞核中将基因组DNA切割成大片段，导致parthanatos。在人类结直肠癌和乳腺癌细胞以及小鼠胚胎成纤维细胞中，p53可以通过促进PARP1的酶活性来响应ROS诱导的DNA损伤，从而激活parthanatos。在CRC中，当激酶AKT被抑制时，p53还通过与PARP1直接相互作用促进PAR的聚合，从而激活parthanatos，这一过程阻碍了CRC细胞的生长。此外，p53可能通过转录激活AIF来促进parthanatos。然而，有报道显示，在存在BRAF V600E突变的情况下，p53缺失使肿瘤细胞对ETS抑制剂诱导的parthanatos更加敏感。因此，p53在parthanatos触发的肿瘤抑制中是被激活还是被抑制，可能取决于具体情况。4、p53调控的副凋亡（paraptosis）Paraptosis是一种不依赖于半胱天冬酶的NACD；它可以由许多化学化合物和各种应激（如氧化应激和内质网应激）诱导。paraptosis的分子机制细节尚不明确。paraptosis的关键形态特征包括通常与ER和/或线粒体肿胀相关的细胞质空泡化。在CRC细胞中，人参皂苷Rh2处理诱导了p53依赖的凋亡和paraptosis，共同实现了抗肿瘤效果。然而，p53诱导的空泡形成和paraptosis的确切机制仍不清楚。5、p53在调控泛凋亡、铜死亡和双硫死亡中的潜在作用泛凋亡PANoptosis是一种先天免疫炎症性细胞死亡，涉及细胞焦亡、凋亡和坏死性凋亡之间的crosstalk。因此，它具有这三种细胞死亡模式的特征，但不能单独用其中任何一种来解释。PANoptosis的分子机制围绕多种PANoptosome的形成，这些平台整合了细胞焦亡、凋亡和坏死性凋亡信号。由于p53是这三种细胞死亡模式的有效调控因子，因此可以合理推测p53也可以调控PANoptosis。铜死亡是一种依赖铜的NACD。细胞内铜水平的异常增加促进三羧酸循环（TCA）中脂酰化蛋白（特别是DLAT）的聚集，导致蛋白毒性应激并最终引发铜死亡。尽管缺乏直接证据，但p53被认为在调控铜死亡中具有重要作用。（注：复旦大学的周祥教授课题组近期在 Mol Cell发文首次证明p53的确可以激活铜死亡）双硫死亡是一种在葡萄糖饥饿条件下由过量二硫化物触发的NACD，通常发生在高表达SLC7A11的细胞中。p53可能通过抑制SLC7A11表达来增强细胞对二硫化物死亡的抵抗。在p53缺陷的癌细胞中，SLC7A11水平升高可能使细胞对二硫化物死亡更加敏感，这为治疗这些癌症提供了一个潜在的治疗弱点。五、靶向p53调控的非凋亡性细胞死亡用于疾病治疗由于p53介导的NACD与多种疾病的病理相关，大量研究致力于开发靶向p53-NACDs的治疗药物。在本节中，我们以p53调控的铁死亡、坏死性凋亡和细胞焦亡为例，展示这一方法在临床应用中具有的巨大潜力。1、靶向p53调控的铁死亡癌症是与靶向铁死亡最相关的疾病。许多药物已被发现能够通过激活p53介导的铁死亡来杀死癌细胞。例如，gambogenic acid通过激活p53在上皮-间质转化细胞中触发铁死亡，从而抑制黑色素瘤的转移。抗寄生虫药物氟苯达唑通过激活p53同时诱导铁死亡和细胞周期阻滞，有效抑制去势抵抗性前列腺癌的肿瘤生长。三萜皂苷衍生物D13通过激活p53调控的铁死亡和凋亡，表现出强大的杀伤多药耐药癌细胞的功效。p53激活的铁死亡还可以与其他药物联合用于治疗癌症。PARP抑制剂在治疗保留野生型BRCA1和BRCA2基因的卵巢癌中效果较差。有趣的是，研究发现PARP抑制剂奥拉帕尼通过激活p53在BRCA功能正常的卵巢癌中诱导铁死亡。奥拉帕尼与铁死亡诱导剂FINs联合治疗对这些癌细胞具有协同杀伤作用。双重靶向PI3K和HDAC的抑制剂BEBT-908可以通过乙酰化p53促进铁死亡。重要的是，铁死亡的诱导可能建立促炎性肿瘤微环境，从而增强免疫治疗的效果。然而，病理激活的中性粒细胞中的铁死亡可能负调控抗肿瘤免疫。因此，在临床实践中实现p53激活药物的癌细胞特异性递送至关重要。此外，铁死亡是p53在放疗中抗肿瘤作用的基础。表达突变体p53的癌细胞可能因p53诱导的铁死亡缺失而对放疗产生耐药性，因此可以将FINs与放疗联合用于治疗这些癌症。除了癌症，通过Nutlin-3激活p53调控的铁死亡有助于阻断疟原虫的肝脏阶段感染。尽管p53介导的铁死亡在上述情况下对健康有益，但其在正常细胞中的异常诱导可能导致器官损伤或神经退行性疾病（NDD）。在这些情况下，应避免铁死亡。在叶酸诱导的急性肾损伤中，补充α-硫辛酸有效抑制p53介导的铁死亡，从而减轻肾损伤。在阿尔茨海默病小鼠模型中，芍药苷通过直接结合p53并抑制铁死亡，促进认知行为的改善。需要指出的是，上述大多数通过p53介导铁死亡的药物都是通过p53抑制经典的SLC7A11–GPX4途径发挥作用。然而，正如我们所讨论的，非经典铁死亡途径在p53功能中具有重要作用。因此，也应关注p53调控的这些非经典铁死亡途径及其治疗潜力。2、靶向p53调控的坏死性凋亡坏死性凋亡既可能具有肿瘤抑制作用，也可能具有促肿瘤作用。然而，目前的研究表明，p53介导的坏死性凋亡主要具有肿瘤抑制作用。p53激活的坏死性凋亡可能与p53的其他功能协同作用以消除癌细胞。在胶质母细胞瘤中，免疫调节药物FTY720通过ROS–JNK–p53途径诱导坏死性凋亡，从而抑制肿瘤生长。在胶质瘤中，沙利霉素介导p53向线粒体的转运，p53在线粒体中与CypD相互作用并诱导线粒体通透性转换孔（PTP）相关的坏死性凋亡。在人类T细胞白血病病毒1型转化的成人T细胞白血病细胞中，DHODH抑制剂BAY2402234通过诱导多种细胞死亡模式（包括凋亡、铁死亡和坏死性凋亡）显示出治疗价值。有趣的是，BAY2402234处理也会激活p53。p53是否参与了BAY2402234触发的坏死性凋亡需要进一步研究。治疗神经母细胞瘤，激活p53可能是一种有前景的方法。此外，诱导坏死性凋亡可能对神经母细胞瘤具有新的治疗效果。因此，研究是否可以通过激活p53调控的坏死性凋亡有效根除神经母细胞瘤细胞将是一个有趣的课题。与p53激活的铁死亡类似，p53诱导的坏死性凋亡也可能对正常器官造成损伤。例如，p53促进坏死性凋亡，从而加重酒精性肝病（ALD）。姜黄素通过增加NRF2的表达来改善ALD，NRF2抑制p53的活性。CypD诱导的坏死性凋亡与多种脑疾病（如神经退行性疾病）相关。环孢素A（CsA）和其他配体可以破坏CypD–p53复合物。这些抑制线粒体CypD–p53相互作用的药物可能有助于治疗由CypD–p53–坏死性凋亡轴引起的疾病。3、靶向p53调控的细胞焦亡在结直肠癌中，人参皂苷Rh3通过STAT3–p53–NRF2途径同时激活细胞焦亡和铁死亡，从而抑制癌细胞的生长。p53激活的自噬有助于细胞焦亡，可能导致高尿酸血症肾病。自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤可以有效保护肾脏免受细胞焦亡的影响，并改善近端肾小管细胞中的高尿酸血症肾病。在大肠杆菌感染后，p53诱导的细胞周期阻滞和凋亡可能导致牛乳腺上皮细胞中的细胞焦亡。靶向p53或细胞焦亡的特异性抑制剂可能具有预防大肠杆菌诱导的牛乳腺炎的潜力。Curaxin CBL0137是一种p53激活药物。CBL0137诱导caspase-3–GSDME依赖的细胞焦亡，从而杀死卵巢癌细胞。这一效应依赖于p53靶基因BAX在线粒体膜上的积累。p53–BAX轴可能是CBL0137治疗引起的细胞焦亡的部分机制。总之，目前存在多种针对p53介导的非凋亡性细胞死亡（NACDs）的治疗方法，适用于不同的病理条件。未来，希望更多具有这种活性的药物能够造福于患有相关疾病的个体。六、结论与未来展望在过去几年中，关于p53调控的铁死亡、坏死性凋亡、细胞焦亡及其他非凋亡性细胞死亡的机制、调控和治疗意义，我们已经获得了许多见解。然而，仍有许多问题需要解决，以下是其中一些主要问题的讨论。从概念上讲，为什么p53能够调控如此多的细胞死亡途径？一种可能性是，作为细胞的守护者，p53必须有效清除受损细胞；诱导不同类型的细胞死亡可以确保这一任务的完成。p53在铁死亡中的作用已被深入研究。然而，我们对p53在其他NACDs中的功能机制及其生理或病理相关性的理解仍然较为初步。需要更多努力来阐明这些问题。一个有趣的现象是，许多受p53抑制的靶基因，如SLC7A11、VKORC1L1和PHGDH，对p53调控的NACD有重要贡献。目前研究主要集中在受p53激活的靶基因上，未来应更多关注p53在NACD中抑制的靶标。值得注意的是，p53在NACDs中影响的许多靶标并非p53的直接转录靶基因，而是p53通过间接方式来影响它们的表达。从机制上讲，一个主要研究任务是识别在特定条件下决定p53激活的特定NACD类型的因子。刺激和其他上游信号在这一过程中起着关键作用。然而，某些刺激（如DNA损伤和ROS）和信号通路（如TNF和TLR通路）可能影响不同的细胞死亡模式。一个相关的问题是，p53对NACDs的某些调控效应表现出细胞类型特异性或组织特异性。不同的应激和信号与其他细胞类型特异性或组织特异性调控因子协同作用，汇聚于p53，以context-dependent的方式促进特定的NACD。例如，在应对DNA损伤或ROS等急性应激时，p53可以同时诱导凋亡和铁死亡以清除应激细胞。在这些应激条件下，哪种细胞死亡途径占主导地位确实是一个复杂的问题，值得进一步研究。p53似乎倾向于在应对氧化应激时诱导铁死亡，如在培养的癌细胞中用TBH处理时，p53调控的铁死亡可能在时间上先于凋亡。除了相对研究较多的凋亡和铁死亡外，p53的某些翻译后修饰（PTMs）或辅因子是否特异性地影响某些类型的细胞死亡？明确p53介导的NACD的调控机制和context依赖性是开发靶向这些途径的治疗药物的前提。最近的研究表明，不同的细胞死亡途径可以相互作用。鉴于p53调控的细胞死亡途径可能共享共同的上游触发因素或重叠的分子机制，这些途径之间的crosstalk是可能的。进一步探索这一可能性在未来将具有重要意义。在治疗上，靶向p53–NACD途径不仅补充了现有的临床治疗手段，如癌症治疗中的凋亡诱导药物，还在某些特定情况下具有独特优势。值得注意的是，上述大多数治疗药物针对的是表达未突变p53的癌细胞。然而，这些癌细胞通常采用多种机制来减弱野生型p53的活性，这对实现最佳的p53激活提出了挑战。更重要的是，p53在癌症中经常发生突变或缺失。在这些情况下开发靶向p53–NACD的治疗方法具有重要价值。不幸的是，目前在这些癌细胞中恢复野生型p53活性的策略尚不完全令人满意。联合治疗为克服这些障碍提供了一个有前景的途径。此外，p53–NACD途径仅部分贡献于上述大多数靶向药物的治疗效果。这些药物还影响p53的其他功能，甚至涉及p53非依赖的机制。因此，一个关键目标仍然是特异性靶向p53–NACD轴。铁死亡、坏死性凋亡、细胞焦亡和PANoptosis通常被认为是免疫原性细胞死亡（ICD）的形式，这一过程中细胞死亡可以刺激免疫反应。近年来，调节免疫已成为p53的一项功能。确定p53调控的ICD是否有助于局部或全身免疫反应至关重要，因为这可能对癌症治疗具有重要影响，包括p53激活与免疫治疗的潜在组合。如果未来发现p53调控其他NACDs，也不会令人惊讶。要充分理解p53–NACD的联系，并利用p53在这些细胞死亡模式中的力量来治疗疾病，未来还需要大量工作与投入。顾伟教授通讯作者介绍：顾伟教授，1986年毕业于北京大学，1995年获美国哥伦比亚大学博士学位，1995-1998在洛克菲勒大学从事博士后研究（导师为真核生物RNA聚合酶发现者、拉斯克奖得主Robert Roeder教授）。1999年入职哥伦比亚大学。2007年至今在哥伦比亚大学医学中心担任正教授、哥伦比亚大学InstituteforCancerGenetics的Abraham and Mildred Goldstein教授。顾伟教授主要从事p53在肿瘤抑制中的功能研究。他在p53相关调控通路（如乙酰化和泛素化）以及铁死亡领域取得了杰出成就，在 Cell、Nature、Science、CancerCell、Nature Cell Biology、Nature Cancer、Cell Metabolism和Molecular Cell等国际权威杂志上发表论文60余篇，包括以通讯作者在Cell（7篇）、Nature（6篇）和Science（1篇）发表论文14篇，论文总被引超过62000次，H指数101，并担任Cell、Nature和Science等国际权威期刊的审稿人。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41580-025-00842-3设置星标，不错过精彩推文开放转载欢迎转发到朋友圈和微信群 微信加群 为促进前沿研究的传播和交流，我们组建了多个专业交流群，长按下方二维码，即可添加小编微信进群，由于申请人数较多，添加微信时请备注：学校/专业/姓名，如果是PI/教授，还请注明。点在看，传递你的品味

LA JOLLA, Calif., Nov. 14, 2024 (GLOBE NEWSWIRE) -- MediciNova, Inc., a biopharmaceutical company traded on the NASDAQ Global Market (NASDAQ:MNOV) and the Standard Market of the Tokyo Stock Exchange (Code Number: 4875), announces that it has received a Notice of Allowance from the U.S. Patent and Trademark Office (USPTO) for a pending patent application for MN-001 (Tipelukast) to cover "Method to Decrease Triglyceride Synthesis in a Liver of a Subject." The allowed claims cover a groundbreaking method for decreasing triglyceride synthesis in the liver by administering MN-001 (Tipelukast) or its metabolite or pharmaceutically acceptable salt. This method is particularly beneficial for subjects diagnosed with insulin resistance, pre-diabetes, or diabetes. Once issued, this patent is expected to expire no earlier than May 26, 2042. Key Claims of the Patent Include: Method：Method to Decrease Triglyceride Synthesis in the liver;Formulations: MN-001 (Tipelukast) can be administered in various forms;Administration: The compound can be administered orally, in various formulations; andDosage Flexibility: The compound can be administered in a range of different dosing frequencies. Kazuko Matsuda, M.D., Ph.D., M.P.H., MediciNova’s Chief Medical Officer commented, ” We are excited to receive this Notice of Allowance, which underscores our commitment to developing innovative and proprietary treatments for metabolic disorders. This patent represents a significant advancement in our efforts to provide safe and effective therapies for patients with insulin resistance, pre-diabetes, and diabetes.” The Notice of Allowance is a critical step towards the issuance of the patent, which will provide MediciNova with intellectual property protection for this novel method of treatment. This achievement highlights the company's dedication to advancing medical science and improving patient outcomes. About MN-001 MN-001 (tipelukast) is a novel, orally bioavailable, small molecule compound thought to exert its effects through several mechanisms to produce its anti-inflammatory and anti-fibrotic activity in preclinical models, including leukotriene (LT) receptor antagonism, inhibition of phosphodiesterases (PDE) (mainly 3 and 4), and inhibition of 5-lipoxygenase (5-LO). The 5-LO/LT pathway has been postulated as a pathogenic factor in fibrosis development, and MN-001's inhibitory effect on 5-LO and the 5-LO/LT pathway is a novel approach to treat fibrosis. MN-001 has been shown to down-regulate expression of genes that promote fibrosis including LOXL2, Collagen Type 1 and TIMP-1. MN-001 has also been shown to down-regulate expression of genes that promote inflammation including CCR2 and MCP-1. In addition, MN-001 was found to inhibit triglyceride synthesis in hepatocytes by inhibiting arachidonic acid uptake. About NAFLD, Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM), and Hypertriglyceridemia NAFLD is considered the hepatic manifestation of metabolic syndrome; studies have reported that 50% of patients with metabolic syndrome also have NAFLD. There is sufficient clinical and epidemiological evidence supporting the assertion that NAFLD is strongly associated with an increased prevalence and incidence of cardiovascular disease, T2DM, chronic kidney disease, and malignancy. The presence of dyslipidemia (hypercholesterolemia, hypertriglyceridemia, or both) is reported in 20 - 80% of NAFLD cases. About MediciNova MediciNova, Inc. is a clinical-stage biopharmaceutical company developing a broad late-stage pipeline of novel small molecule therapies for inflammatory, fibrotic, and neurodegenerative diseases. Based on two compounds, MN-166 (ibudilast) and MN-001 (tipelukast), with multiple mechanisms of action and strong safety profiles, MediciNova has 11 programs in clinical development. MediciNova’s lead asset, MN-166 (ibudilast), is currently in Phase 3 for amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and degenerative cervical myelopathy (DCM) and is Phase 3-ready for progressive multiple sclerosis (MS). MN-166 (ibudilast) is also being evaluated in Phase 2 trials in Long COVID and substance dependence. MN-001 (tipelukast) was evaluated in a Phase 2 trial in idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) and a second Phase 2 trial in non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is ongoing. MediciNova has a strong track record of securing investigator-sponsored clinical trials funded through government grants. Statements in this press release that are not historical in nature constitute forward-looking statements within the meaning of the safe harbor provisions of the Private Securities Litigation Reform Act of 1995. These forward-looking statements include, without limitation, statements regarding the future development and efficacy of MN-166, MN-001, MN-221, and MN-029. These forward-looking statements may be preceded by, followed by, or otherwise include the words "believes," "expects," "anticipates," "intends," "estimates," "projects," "can," "could," "may," "will," "would," “considering,” “planning” or similar expressions. These forward-looking statements involve a number of risks and uncertainties that may cause actual results or events to differ materially from those expressed or implied by such forward-looking statements. 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