鉄-硫黄クラスターの研究は、病気を調べる新しい手段を提案する
人体の多くの重要なタンパク質は、正しく働くために、鉄 - 硫黄クラスター、鉄と硫黄原子でできた小さな構造を必要とする。アメリカ国立がん研究所（NCI）、アメリカ国立衛生研究所（NIH）、およびケンタッキー大学の研究者は、鉄硫黄クラスターの形成の中断が特定の細胞に脂肪小滴の蓄積をもたらす可能性があることを発見した。
これらの発見は、Journal of Biological Chemistryの2018年5月25日号に掲載されており、非アルコール性脂肪肝疾患や腎明細胞癌のような状態の生化学的原因に関する手がかりを提供する。
この記事は、「哺乳動物細胞における代謝再プログラミングおよび脂質液滴の形成における鉄-硫黄クラスターの急性喪失（Acute loss of Iron–Sulfur Clusters Results in Metabolic Reprogramming and Generation of Lipid Droplets in Mammalian Cells.）」と題されている。
「鉄-硫黄クラスターは繊細で、細胞内の損傷を受けやすい」と新しい研究を率いたポスドクのDaniel Crooks博士は語った。
「この理由から、私たちの体内の細胞は常に新しい鉄-硫黄クラスターを構築している」 Crooks博士は、NIH傘下機関の国立小児保健発達研究所（Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development：NICHD）のTracey Rouault博士のラボで、鉄-硫黄クラスターを形成する酵素の研究を開始した。
これらの酵素の1つの突然変異は、強く健康的に見えるにもかかわらず、患者が痛みや衰弱を感じることなく短時間以上運動できない遺伝的状態であるISCU（鉄-硫黄クラスター集合酵素欠損症）ミオパシーを引き起こす可能性がある。 したがって、鉄-硫黄クラスターの生涯にわたる欠乏が、細胞のエネルギー処理に大きな変化をもたらしたことは明らかであった。
しかし彼は、鉄-硫黄クラスター形成に何か問題が生じた後の最初の瞬間、細胞で何が起こったのか？、鉄-硫黄クラスターを必要とする多くのタンパク質のどれが最初に影響を受けたのか？、これが細胞の代謝にどのような影響を与えたか？正確には疑問に思っていた。 Crooks博士は、鉄-硫黄クラスターが細胞内で形成されるのを突然止め、これらの細胞がグルコースをどのように処理するかをモニターする実験的な方法を開発した。
通常、一連の代謝段階にわたって、細胞はグルコースをエネルギーに変換する。 しかし、鉄-硫黄クラスターがなければ、このプロセスのステップの1つを実行するアコニターゼと呼ばれる酵素は機能しない。 その結果、細胞は迅速にクエン酸塩と呼ばれる中間代謝産物を蓄積し、最終的には脂肪の小滴に変換された。
通常見つからない組織における脂肪の過剰蓄積は、非アルコール性脂肪肝疾患、肝硬変および肝臓癌のリスク因子を含む多数の疾患の特徴である。
これらの知見は、この状態が、例えば細胞性ストレス因子または毒素曝露のために、鉄-硫黄クラスター形成の失敗によって引き起こされ得ることを示唆している。
「非アルコール性脂肪肝疾患の研究に取り組んでいる人々が、我々の論文を役立ててくれることを期待している。」とRouault博士は語った。 NCIの外科医で科学者のW. Marston Linehan博士の研究室で働くCrooks博士は、現在、明確な細胞癌などの癌における鉄-硫黄クラスター形成およびアコニターゼ機能の役割を調べている。
様々な癌は、多くの場合、細胞内に過剰な脂肪蓄積を特徴とする。実際、このような腫瘍切片がスライド上に固定され、そのタンパク質が染色された場合、細胞内の脂質蓄積の広い領域は透明に見える。
「脂質がグルコースや他の燃料から形成されているかどうか、そして脂質が病因にとって重要かどうか、あるいは脂質が鉄-硫黄タンパク質活性の破壊の可能性のある代謝再プログラミングに応答して形成されるただの傍観者かどうか、我々は本当にがんの始まりを見たいと思っている。」とCrooks博士は語った。
【BioQuick News：Iron-Sulfur Cluster Research Offers New Avenues for Investigating Disease】
生命科学雑誌バイオクイックニュース: 2024年9月号
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