Plant Cell | 植物中存在铁依赖性细胞死亡

来源：The Plant Cell

The Plant Cell In a Nutshell: Ferroptotic Cell Death Occurs in Plants

文：S. Dangol, Y. Chen, B. K. Hwang, and N. S. Jwa

译：Xiaoyu Weng, TPC Assistant Features Editor

Dangol et al. 在The Plant Cell 发表了题为Iron- and Reactive Oxygen Species-Dependent Ferroptotic Cell Death in Rice-Magnaporthe oryzae Interactions 的研究论文，阐明了稻瘟病菌侵染水稻后诱导产生与铁和活性氧相关的铁依赖性细胞死亡。

背景：细胞死亡是一种细胞生命活动中止的内源程序性事件。植物细胞死亡在植物发育以及病原菌免疫和防御反应中都起到了关键作用。常见的细胞死亡包括细胞坏死（necrosis），细胞凋亡（apoptosis）和细胞自噬（autophagy）等形式。铁死亡（Ferroptosis）是一种最近在动物细胞中发现的依赖于铁的非凋亡性细胞死亡。脂质过氧化物在积累过程中需要铁来触发铁依赖性细胞死亡。铁死亡的特征是铁依赖性的脂质活性氧，特别是脂质氢过氧化物的积累达到至毒水平。目前人们对植物中的铁依赖性细胞死亡知之甚少。水稻-稻瘟病菌互作为研究植物中是否存在与铁和活性氧相关的铁依赖性细胞死亡提供了良好的试验系统。

问题：我们希望了解在植物中是否像动物一样，存在与铁和活性氧相关的铁依赖性细胞死亡。利用水稻和稻瘟病菌系统，我们从细胞化学水平分析了无毒稻瘟病菌侵染过程中，水稻细胞内铁依赖性细胞死亡途径中铁和活性氧相关的信号级联反应。

发现：我们发现非亲和性水稻-稻瘟病互作能够触发水稻中铁和活性氧相关的铁依赖性细胞死亡。在被无毒稻瘟病菌侵染过的水稻组织中，铁和活性氧（过氧化氢）在细胞死亡部位累积。高反应性的二价铁离子（Fe2+）与过氧化氢（H2O2）反应生产三价铁离子（Fe3+）和羟基（OH），从而导致依赖与铁的毒性脂质活性氧的积累。NADP-ME（苹果酸酶）和Rboh（NADPH氧化酶）被认为参与水稻中的铁依赖性细胞死亡。小分子的铁死亡抑制剂，例如去铁胺（Deferoxamine），ferrostatin-1和细胞松弛素E（cytochalasin E），以及NADPH氧化酶的抑制剂diphenyleneiodonium（DPI）均可以抑制铁依赖性的活性氧积累和脂质过氧化过程，从而减弱被无毒稻瘟病菌侵染的水稻中的细胞死亡。相反，小分子的铁死亡诱导物，例如erastin，则会触发铁依赖性的活性氧积累和谷胱甘肽的消耗，从而最终导致水稻中的细胞死亡来限制有毒性的稻瘟病菌。

下一步工作：我们有兴趣进一步研究植物中哪些特异的基因和细胞成分参与了铁和活性氧相关的铁死亡过程，以及这种铁依赖性细胞死亡是否在植物-微生物互作中普遍存在。后续研究还将探讨铁死亡在植物细胞衰老过程中的分子和生理功能。

论文链接：

https://doi.org/10.1105/tpc.18.00535