给大家分享一篇最近发表在 Nature Chemical Biology 上面的文章，这篇文章的题目是“TMEM164 is an acyltransferase that forms ferroptotic C20:4 ether phospholipids”，这篇文章的亮点在于他们发现了 TMEM164 蛋白能够作为乙酰转移酶，参与 C20:4 （表示含有 20 个碳原子，包括 4 个碳碳不饱和双键）醚磷脂的合成，该脂类化合物参与了铁死亡过程。本文的通讯作者是来自于美国 Scripps 研究所的 Benjamin F. Cravatt 和 J. Fernando Bazan。 
多不饱和脂肪酸磷脂 PUFA-PL 在生命活动的过程扮演着重要的角色，它一方面可以调节细胞膜器的结构，比如膜的流动性，另一方面，它也作为许多信号转导分子的前体物质，比如类花生酸 eicosanoids 和内源性大麻素 endocannabinoid。这些 PUFA-PL 也很容易经由酶促或者非酶促的方式发生氧化，这对于细胞稳态和存活至关重要。比如，过量的氧化会在某一些类型的细胞中诱发铁死亡，细胞中的 GPX4 蛋白能够修复被氧化的多不饱和脂肪酸，通过遗传或者药物的手段抑制 GPX4 的活性能够诱导某些细胞发生铁死亡。越来越多的报道表明，铁死亡与很多的疾病相关，包括癌症和很多的退行性疾病。因此，借助生化的思想去理解铁死亡在细胞和体内是如何被调控的，不仅能够帮助我们更好地去理解这一死亡方式的机制，还可以让我们发现潜在的治疗靶标，应用到未来的医学中。最近，有研究人员通过 CRISPR 筛选的手段，发现多不饱和脂肪酸醚磷脂 ePL 在调节铁死亡过程中发挥着重要的作用，而且一些与过氧化物酶体生物合成相关的蛋白和酶，介导了 ePL 的生物合成，并且会促进铁死亡过程的发生。也有一些文章表明，癌细胞通过降低细胞内 PUFA-ePL 的含量从而不容易发生铁死亡。还有研究人员通过全基因组筛选 co-essential 的方式【详见：Wainberg, M. et al. A genome-wide atlas of co-essential modules assigns function to uncharacterized genes. Nat. Genet. 53, 638–649 (2021)】，筛选发现膜蛋白 TMEM189 通过发挥其缩醛磷脂乙醇胺去饱和酶的功能，参与了 ePL 的生物合成，后续的研究也表明该蛋白也参与了铁死亡过程。
这篇文章也利用了同样的思想，作者们通过使用 cancer dependency map 的方法，发现 TMEM162 这个没有被注释过的膜蛋白基因，同时与 ePL（比如 AGPS, FAR1, 和 TMEM189）和 PUFA (20:4) 脂代谢相关的 40 个基因，表现出很强的共依存关系。这 40 个基因与醚脂代谢显著关联。随后，作者们通过靶向脂质代谢组学发现，TMEM162 基因敲除的细胞系中 C20:4 ePEs （ePE 醚磷脂酰乙醇胺）大大地降低，与此对应的，饱和的或者单不饱和的 ePEs 显著地累积。作者后续通过氘代的 C20:4 （它作为 ePE 的原料）也进一步验证了该基因的敲除会影响细胞内 C20:4 ePEs 的含量。作者们通过一系列的实验，猜想该蛋白很有可能作为乙酰转移酶，他们通过 AlphaFold 2 对该蛋白的结构进行预测，发现了一对 Cys/His 残基可能发挥重要的作用，当 cys 被突变为其它氨基酸以后，该酶的活性也就丧失了。
考虑到该基因的敲除可以显著的重构细胞的 C20:4 醚磷脂，铁死亡与PUFA-PL 显著相关，作者们发现该基因的缺失，也的确会使细胞对铁死亡诱导剂 ML210 变得不敏感，同时显著降低细胞内氧化的 ePE-P(C18:0/C20:4-OH) 的含量。
总之，这篇文章通过综合运用基因筛选的遗传依赖图谱 genetic dependency maps、AlphaFold 结构预测、靶向脂质代谢组学、生物化学和细胞生物学等思想，揭示了一个以前未被注释过的跨膜蛋白 TMEM162 作为酰基转移酶，能够选择性地转移酰化的 C20:4，形成 PUFA ePLs。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41589-022-01253-7文章引用：https://doi.org/10.1038/s41589-022-01253-7
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