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这篇文章是由华南理工大学/广东省人民医院的高平、钟秀颖以及中国科学技术大学的张华凤团队合作在《Cell Research》上发表的题为“Mitochondria-localized cGAS suppresses ferroptosis to promote cancer progression”的研究论文。该研究通过蛋白质组学分析和一系列HCC细胞的敲低和过表达系以及异种移植小鼠模型，发现cGAS通过TOM70易位到线粒体，与其相互作用的蛋白质drp1（与线粒体形态有关的蛋白1）相互作用以促进其寡聚化；这种相互作用导致抑制线粒体ROS积累和ferroptosis（铁死亡）在体外和体内癌症细胞中的发生。
这些发现提供了一个框架，以指导未来针对cGAS在线粒体中的相互作用的癌症治疗的发展。整篇文章逻辑缜密、思路严谨，行文流畅丝滑，这不就是高分流量密码吗？宝子们，抓紧码住！ps：想完成从看文章到发文章闭环的宝子，小云每日在线，努力宣传，你负责做决定，我负责你满意！感兴趣的直接扫码咨询吧！
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题目：线粒体定位的cGAS抑制铁死亡以促进癌症进展
环状GMP-AMP合成酶（cGAS）是先天免疫防御对抗病毒病原体的关键组成部分，当识别并结合到细胞质中的微生物DNA时，会产生信使分子GMP-AMP（cGAMP），进而激活蛋白适配器干扰素基因刺激因子（STING），从而触发先天免疫反应。有研究表明，cGAS在癌症进展中扮演着关键角色，但是其在不同癌症进展中确切的功能和机制仍然不清楚。cGAS已经被证明能够检测到从受损线粒体中泄漏到细胞质中的线粒体DNA（mtDNA），然而，cGAS与癌细胞中线粒体之间的相互作用仍然不清楚。
本研究揭示了cGAS在线粒体中的一个未被充分认识的作用，并展示了cGAS定位于肝细胞癌（HCC）细胞的外线粒体膜（OMM）以促进癌症进展。
首先通过HCC线粒体LC-MS/MS鉴定线粒体转位蛋白，发现cGAS的线粒体转位；接着通过癌细胞系细胞核、细胞质、线粒体亚细胞组分的western blot以及免疫荧光证明cGAS主要定位在癌细胞的线粒体；进一步对临床HCC样本、YAP-5SA诱导的HCC模型的组织进行线粒体免疫荧光、免疫组化分析，证明cGAS主要分布在线粒体中，并且肿瘤中cGAS表达上调；最后确定cGAS的亚线粒体定位，结果表明TOM70参与cGAS的OMM转位。
首先构建cGAS敲低HCC细胞，发现细胞生长显著抑制、死亡显著增加；接着过表达WT/MTS/ΔMTS-cGAS，发现ΔMTS-cGAS无法完全恢复cGAS敲低细胞的生长、死亡。使用不同死亡的抑制剂发现只有铁死亡抑制剂减轻mt-cGAS缺失诱导的死亡，并且与MTS-cGAS的作用相似；MTS-cGAS降低铁死亡诱导剂处理的细胞中cGAS敲低诱导的脂过氧化、死亡。因此，mt-cGAS抑制铁死亡。
接着研究mt-cGAS对线粒体的影响，电镜表明mt-cGAS至少部分负责维持线粒体质量；Mito-ROS成像表明mt-cGAS通过抑制mtROS积累从而抑制脂过氧化、铁死亡。
3.线粒体cGAS抑制铁死亡，与STING激活无关
首先构建cGAS失活突变体cGASE225A/D227A，发现不影响线粒体定位、脂过氧化抑制能力，cGAS催化抑制剂效果相同；接着检测STING通路活性，发现TBK1、IRF3磷酸化、靶基因mRNA无法检测到，并且STING在肝细胞、肝癌细胞中低表达；进一步敲除STING，发现不影响mt-cGAS对脂过氧化、铁死亡的抑制。
因此，mt-cGAS以独立于典型的cGAS-STING通路的方式，抑制脂过氧化、铁死亡。
首先分析mt-cGAS结合蛋白的MS数据，结果聚焦于调控铁死亡或线粒体氧化还原的三个蛋白；接着通过co-IP发现只有DRP1结合cGAS，线粒体亚细胞组分的co-IP及免疫荧光也验证了线粒体中cGAS与DRP1的结合；最后通过pull-down证明直接结合。通过交联实验发现mt-cGAS促进DRP1寡聚；使用DRP1活性抑制剂或敲低DRP1同时回补失活突变体发现mt-cGAS对mtROS、脂过氧化、铁死亡的调控完全依赖于DRP1活性。
因此，mt-cGAS通过结合并促进DRP1寡聚抑制脂过氧化、铁死亡。
通过shcGAS+WT/MTS/ΔMTS-cGAS Hep3B的异种移植模型，发现cGAS敲低抑制肿瘤生长，过表达ΔMTS-cGAS无法恢复。IHC染色表明，腹腔注射Lip-1部分恢复肿瘤生长、消除MTS-cGAS对脂过氧化的恢复，注射Mdivi-1消除了MTS-cGAS对肿瘤生长、脂过氧化的恢复。
上述结果表明，mt-cGAS以DRP1依赖的方式抑制铁死亡，从而促进肿瘤发生。
(1)发现癌细胞中线粒体定位的cGAS具有促瘤作用；
(2)mt-cGAS与DRP1直接结合，进行线粒体质量控制；
(3)mt-cGAS的线粒体功能可以抑制癌细胞的铁死亡。
本文发现癌细胞中线粒体定位的cGAS通过促进DRP1寡聚抑制mtROS，从而抑制铁死亡，进而促进肿瘤生长。mt-cGAS-DRP1结合可能作为HCC治疗的新靶点，需要进一步研究分子细节。看到这宝子们是不是又对铁死亡分析心动了，还有其他高分的基础研究方向噢，跟紧小云，永远让你吃热乎的科研饭，当然思路卡壳也可以随时扫码联系小云帮你疏通
原文始发于微信公众号（云生信学生物信息学）：线粒体cGAS和铁死亡关系大揭秘？华南理工联手中科大的这篇44.1分的Cell Research真的很适合科研人细品！
