Nrf2 sensitizes ferroptosis through L-2-hydroxyglutarate-mediated chromatin modifications in sickle cell disease

氧化应激 基因沉默 表观遗传学 染色质 组蛋白 活性氧 生物 细胞生物学 转录因子 基因表达调控 癌症研究 基因 遗传学 生物化学
作者
Caixia Xi,Junfeng Pang,Wenbo Zhi,Chang‐Sheng Chang,Umapathy Siddaramappa,Huidong Shi,Anatolij Horuzsko,Betty S. Pace,Xingguo Zhu
出处
期刊:Blood [American Society of Hematology]
被引量:5
标识
DOI:10.1182/blood.2022018159
摘要

Sickle cell disease (SCD) is a chronic hemolytic and systemic hypoxia condition with constant oxidative stress and significant metabolic alterations. However, little is known about the correlation between metabolic alterations and the pathophysiological symptoms. Here, we report that Nrf2, a master regulator of cellular antioxidant responses, regulates the production of the metabolite l-2-hydroxyglutarate (L2HG) to mediate epigenetic histone hypermethylation for gene expression involved in metabolic, oxidative, and ferroptotic stress responses in SCD. Mechanistically, Nrf2 was found to regulate the expression of L2HG dehydrogenase (L2hgdh) to mediate L2HG production under hypoxia. Gene expression profile analysis indicated that reactive oxygen species (ROS) and ferroptosis responses were the most significantly affected signaling pathways after Nrf2 ablation in SCD. Nrf2 silencing and L2HG supplementation sensitize human sickle erythroid cells to ROS and ferroptosis stress. The absence of Nrf2 and accumulation of L2HG significantly affect histone methylation for chromatin structure modification and reduce the assembly of transcription complexes on downstream target genes to regulate ROS and ferroptosis responses. Furthermore, pharmacological activation of Nrf2 was found to have protective effects against ROS and ferroptosis stress in SCD mice. Our data suggest a novel mechanism by which Nrf2 regulates L2HG levels to mediate SCD severity through ROS and ferroptosis stress responses, suggesting that targeting Nrf2 is a viable therapeutic strategy for ameliorating SCD symptoms.
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