Methionine-SAM metabolism-dependent ubiquinone synthesis is crucial for ROS accumulation in ferroptosis induction

蛋氨酸 新陈代谢 细胞生物学 生物化学 化学 生物 氨基酸
作者
Chaoyi Xia,Pinghui Peng,W. Zhang,Xiyue Xing,Xin Jin,J. Du,Wanting Peng,Fengqi Hao,Zhexuan Zhao,Kejian Dong,Miaomiao Tian,Yunpeng Feng,Xueqing Ba,Min Wei,Yang Wang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:3
标识
DOI:10.1038/s41467-024-53380-5
摘要

Ferroptosis is a cell death modality in which iron-dependent lipid peroxides accumulate on cell membranes. Cysteine, a limiting substrate for the glutathione system that neutralizes lipid peroxidation and prevents ferroptosis, can be converted by cystine reduction or synthesized from methionine. However, accumulating evidence shows methionine-based cysteine synthesis fails to effectively rescue intracellular cysteine levels upon cystine deprivation and is unable to inhibit ferroptosis. Here, we report that methionine-based cysteine synthesis is tissue-specific. Unexpectedly, we find that rather than inhibiting ferroptosis, methionine in fact plays an essential role during cystine deprivation-induced ferroptosis. Methionine-derived S-adenosylmethionine (SAM) contributes to methylation-dependent ubiquinone synthesis, which leads to lipid peroxides accumulation and subsequent ferroptosis. Moreover, SAM supplementation synergizes with Imidazole Ketone Erastin in a tumor growth suppression mouse model. Inhibiting the enzyme that converts methionine to SAM protects heart tissue from Doxorubicin-induced and ferroptosis-driven cardiomyopathy. This study broadens our understanding about the intersection of amino acid metabolism and ferroptosis regulation, providing insight into the underlying mechanisms and suggesting the methionine-SAM axis is a promising therapeutic strategy to treat ferroptosis-related diseases.
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