该研究由浙江大学医学院附属第二医院、浙江大学基础医学院、浙江大学药学院、中南大学湘雅医院等多家机构的科研团队合作完成，通讯作者为Meiqin Hu和Haoxing Xu。研究成果于2025年6月26日发表在顶级期刊《Cell》（卷188，页3441-3458），标题为《SLC7A11 is an unconventional H+ transporter in lysosomes》。
学术背景
溶酶体（lysosome）作为细胞的降解中心，其酸性环境（pH 4.5–5.0）对水解酶活性至关重要。此前已知V型ATP酶（V-ATPase）负责泵入质子（H+），而TMEM175通道介导快速H+外流（lysoh1），但溶酶体中慢速H+泄漏途径（lysoh2）的分子机制尚未阐明。本研究旨在揭示lysoh2的分子基础，并探究其在溶酶体功能、铁死亡（ferroptosis）和帕金森病（PD）病理中的作用。
研究方法与流程
1. 候选基因筛选与溶酶体H+泄漏验证
- CRISPR-Cas9文库构建：针对约60个溶酶体膜蛋白（OLMPs）建立基因敲除（KO）细胞系（Hela、HAP1），通过溶酶体pH荧光报告系统（如pHrodo-green dextran与CF555 dextran比率法）筛选影响H+泄漏的基因。
- 小分子化合物高通量筛选：利用溶酶体染料LysoTracker检测调控pH的化合物，发现erastin（SLC7A11抑制剂）显著增加溶酶体酸性。
2. SLC7A11的功能验证
- 基因操作：在SLC7A11 KO细胞（HT1080、HAP1）中回补野生型或突变体（如K198A失活突变、AAS分选突变），通过pH成像（phluorin荧光蛋白、Oregon-green dextran）和溶酶体分离实验验证其H+泄漏功能。
- 代谢物分析：质谱测定溶酶体内胱氨酸（cystine）和谷氨酸（glutamate）浓度梯度，发现SLC7A11介导胱氨酸外排和谷氨酸内流（分别携带H+等效物）。
3. 溶酶体功能与疾病模型
- 降解缺陷评估：检测SLC7A11 KO细胞中组织蛋白酶B（cathepsin B）活性（Magic Red荧光底物法）、脂褐素（lipofuscin）积累和胆固醇沉积（filipin染色）。
- 铁死亡调控：通过CCK8细胞活力检测、C11-BODIPY脂质过氧化分析，结合氯喹（CQ）或TMEM175过表达校正pH，验证溶酶体酸化对铁死亡的影响。
- PD病理模型：利用患者来源的iPSCs分化为神经元（iNeurons），接种α-突触核蛋白原纤维（PFF）诱导聚集；在SLC7A11−/−小鼠中评估运动行为（悬挂实验）和脑内磷酸化α-synuclein（p-α-syn）沉积。
主要结果
SLC7A11作为溶酶体H+泄漏通道：
- SLC7A11 KO导致溶酶体过度酸化（pH降低0.4单位），而回补野生型可恢复。其机制是通过谷氨酸（pKa=4.3）和胱氨酸（pKa=7.5）的跨膜梯度介导H+等效物外流（图3）。
- 溶酶体分离实验显示，胞外添加谷氨酸（20 mM）可依赖SLC7A11降低溶酶体酸性（图3N-P）。
溶酶体功能失调：
- SLC7A11缺陷导致降解障碍（cathepsin B活性下降50%）、胆固醇和脂褐素积累（图5），类似溶酶体贮积症（LSD）表型。低剂量氯喹（1 μM）通过pH校正逆转这些缺陷（图5A-B）。
铁死亡与神经退行性病变：
- Erastin通过抑制SLC7A11诱发铁死亡，而TMEM175过表达或pH调节剂（如niclosamide）可挽救细胞死亡（图6）。
- PD患者V76M突变体iNeurons和SLC7A11−/−小鼠均显示α-synuclein聚集加剧，且与溶酶体酸化正相关（图7G-M）。
结论与价值
本研究首次揭示SLC7A11是溶酶体慢速H+泄漏途径的关键介质，其通过胱氨酸/谷氨酸双向转运调控pH稳态，影响：
1. 科学价值：提出“代谢物作为H+载体”的新机制，扩展了对溶酶体离子代谢耦合的理解。
2. 应用价值：为铁死亡相关疾病（如PD）提供新靶点，pH调节剂（如CQ）或可成为干预策略。
研究亮点
- 创新发现：SLC7A11的非经典H+转运功能及其溶酶体定位。
- 方法学：结合CRISPR筛选、溶酶体分离活细胞pH动态成像（phluorin）和多组学验证。
- 转化意义：揭示溶酶体pH失调在神经退行性疾病中的核心作用，为治疗提供新思路。
其他价值
研究还发现多个PD相关SLC7A11突变体（如V76M、G333R）导致溶酶体功能障碍，为遗传性PD的机制研究提供了分子基础（图7A-C）。