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背景：巨噬细胞通过借助目前已知的唯一细胞铁输出蛋白——铁转运蛋白（ferroportin，Fpn）——回收衰老红细胞中的铁，在全身铁稳态中发挥核心作用。既往研究表明，Fpn定位于膜微区，即脂筏，而脂筏对于其功能及其受铁调素调控至关重要。铁可显著促进Fpn在脂筏中的富集。然而，铁过载过程中这些结构域的蛋白质组构成在很大程度上仍未得到探索。目的：本研究旨在表征铁诱导的巨噬细胞脂筏蛋白质组变化，以鉴定Fpn潜在的功能性伙伴，并进一步明确铁过载应答所涉及的细胞机制。方法：采用基于iTRAQ的定量蛋白质组学分析，对经铁-NTA（FeNTA）处理的J774a.1巨噬细胞进行研究；通过碘克沙醇密度梯度超速离心分离去垢剂不溶性膜（detergent-resistant membranes，DRMs）。随后，在J774a.1细胞和骨髓来源巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages，BMDMs）中，利用蛋白质印迹、细胞表面生物素化和共聚焦免疫荧光显微镜对关键蛋白质组学观察结果进行进一步验证。此外，还利用Nrf2基因敲除小鼠模型评估转录因子Nrf2的调控作用。结果：除Fpn外，本研究鉴定出79种在铁处理后显著上调的脂筏蛋白，其中包括抗氧化蛋白，如过氧化物氧化还原酶1（peroxiredoxin-1，Prdx1）、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶X连锁型（glucose-6-phosphate dehydrogenase X-linked，G6pdx）以及血红素加氧酶-1（heme oxygenase-1，Hmox1）。生物信息学和功能分析表明，这一应答与Nrf2转位入核相关，而Nrf2是诱导Fpn和Hmox1转录所必需的。在基础条件下可在脂筏中检测到Fpn，而Hmox1仅在铁或血红素处理后才被募集至这些结构域。共聚焦显微镜和细胞表面生物素化实验进一步证实，Hmox1与Fpn在质膜处共定位，尤其是在小窝中；小窝是脂筏中特化的内陷结构域。结论：铁或血红素过载可诱导巨噬细胞膜发生显著重塑，形成富含抗氧化蛋白和铁处理相关蛋白的特化脂筏平台。Hmox1与Fpn在细胞表面的协同定位提示，血红素分解代谢与铁输出之间可能存在偶联机制。这种组织方式可能有助于限制细胞内铁的积累，并保护质膜免受铁介导的脂质过氧化损伤。
定量蛋白质组学揭示血红素加氧酶-1定位于细胞表面脂筏，并与铁负荷巨噬细胞中的膜铁转运蛋白相关 | bioRxiv
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定量蛋白质组学揭示血红素加氧酶-1定位于细胞表面脂筏，并与铁负荷巨噬细胞中的膜铁转运蛋白相关
Alexandra WILLEMETZ 、 Anne AURIAC 、 Christian FEDERICI 、 Lorenne ROBERT 、 Marjorie LEDUC 、 Luc CAMOIN 、 Francois CANONNE-HERGAUX
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.14.750975
Alexandra WILLEMETZ 1 巴黎西岱大学，法国巴黎 F75015；法国国家健康与医学研究院（INSERM），U1149，炎症研究中心，法国巴黎 75018；
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Anne AURIAC 2 法国国家健康与医学研究院（INSERM）UMR 1043、法国国家科学研究中心（CNRS）UMR 5282、图卢兹大学、UPS，图卢兹普尔潘生理病理学中心（CPTP），法国图卢兹；
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Christian FEDERICI 3 Proteom'IC 设施，科尚研究所，法国国家科学研究中心（CNRS）、法国国家健康与医学研究院（INSERM）、巴黎西岱大学，法国巴黎；
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Lorenne ROBERT 4 法国国家健康与医学研究院（INSERM）图卢兹神经影像中心（ToNIC）、法国国家健康与医学研究院（Inserm）、图卢兹大学（UPS），法国图卢兹；
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Marjorie LEDUC 3 Proteom'IC 设施，科尚研究所，法国国家科学研究中心（CNRS）、法国国家健康与医学研究院（INSERM）、巴黎西岱大学，法国巴黎；
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Luc CAMOIN 5 法国艾克斯-马赛大学、法国国家科学研究中心（CNRS）、法国国家健康与医学研究院（INSERM）、保罗-卡尔梅特研究所、马赛癌症研究中心（CRCM），马赛蛋白质组学中心，法国马赛；
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Francois CANONNE-HERGAUX 6 留尼汪大学、法国国家健康与医学研究院（INSERM）、U1188 联合研究单位——印度洋留尼汪糖尿病-动脉粥样硬化-血栓形成治疗研究中心（DeTROI），法国圣皮埃尔。
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通讯作者：
francois.canonne-hergaux{at}inserm.fr
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背景：巨噬细胞通过借助目前已知的唯一细胞铁输出蛋白——膜铁转运蛋白（ferroportin，Fpn）——从衰老红细胞中回收铁，在全身铁稳态中发挥核心作用。既往研究表明，Fpn定位于膜微区，即脂筏；脂筏对于Fpn的功能及其受铁调素调控均十分重要。铁可显著促进Fpn在脂筏中的富集。然而，铁过载期间这些结构域的蛋白质组构成在很大程度上仍未得到研究。
目的：本研究旨在表征铁诱导的巨噬细胞脂筏蛋白质组变化，以鉴定Fpn潜在的功能性互作蛋白，并进一步明确参与铁过载应答的细胞机制。
方法：研究采用基于iTRAQ的定量蛋白质组学分析，对经碘克沙醇密度梯度超速离心从经铁-NTA（FeNTA）处理的J774a.1巨噬细胞中分离获得的去垢剂抵抗性膜（detergent-resistant membranes，DRMs）进行分析。随后，在J774a.1细胞和骨髓来源巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages，BMDMs）中，通过蛋白质印迹、细胞表面生物素化以及共聚焦免疫荧光显微镜等方法，对关键蛋白质组学发现进行了进一步验证。此外，还利用Nrf2基因敲除小鼠模型评估了转录因子Nrf2的调控作用。
结果：除Fpn外，本研究鉴定出79种在铁处理后显著上调的脂筏蛋白，包括过氧化物还原酶1（peroxiredoxin-1，Prdx1）、X连锁葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（glucose-6-phosphate dehydrogenase X-linked，G6pdx）等抗氧化蛋白，以及血红素加氧酶-1（heme oxygenase-1，Hmox1）。生物信息学与功能分析表明，这一应答与Nrf2转位入核相关，而Nrf2是Fpn和Hmox1转录诱导所必需的。在基础条件下，Fpn可在脂筏中检测到；相比之下，Hmox1仅在铁或血红素处理后才被募集至这些结构域。共聚焦显微镜和细胞表面生物素化实验进一步证实，Hmox1与Fpn在质膜处发生共定位，尤其是在小窝中；小窝是脂筏的特化内陷结构域。
结论：铁或血红素过载可诱导巨噬细胞膜发生显著重塑，形成富含抗氧化蛋白和铁代谢相关蛋白的特化脂筏平台。Hmox1与Fpn在细胞表面的协同定位提示，二者可能构成一种将血红素分解代谢与铁输出相联系的耦合机制。这种组织方式可能有助于限制细胞内铁的积累，并保护质膜免受铁介导的脂质过氧化损伤。
利益冲突声明
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ANR ，ANR-08-GENO-014-03
版权
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发布于2026年9月16日。
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Alexandra WILLEMETZ 、 Anne AURIAC 、 Christian FEDERICI 、 Lorenne ROBERT 、 Marjorie LEDUC 、 Luc CAMOIN 、 Francois CANONNE-HERGAUX
bioRxiv 2026.09.14.750975；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.14.750975
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定量蛋白质组学揭示血红素加氧酶-1定位于细胞表面脂筏，并与铁负荷巨噬细胞中的膜铁转运蛋白相关
Alexandra WILLEMETZ 、 Anne AURIAC 、 Christian FEDERICI 、 Lorenne ROBERT 、 Marjorie LEDUC 、 Luc CAMOIN 、 Francois CANONNE-HERGAUX
bioRxiv 2026.09.14.750975；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.14.750975
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.14.750975v1?rss=1
🏷️ 定量蛋白质组学 脂筏 巨噬细胞铁稳态 血红素加氧酶-1 铁转运蛋白 NRF2信号通路