Röck, Bernhard
(2025).
Ferroptosis spreads to neighboring cells via plasma membrane contacts.
PhD thesis, Universität zu Köln.
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Abstract
Ferroptosis is a regulated cell death modality dependent on iron and characterized by excessive lipid peroxidation, which is affiliated with the spread of necrosis in diseased tissue by undetermined mechanisms. Through the exploitation of the temporal and spatial properties of a novel optogenetic approach that triggers ferroptosis by degrading the anti-ferroptotic enzyme GPX4, we showed that lipid peroxidation and ferroptotic cell death can spread to neighboring cells via their closely connected plasma membranes. We found that ferroptosis propagation depends on the proximity of cells that can be entirely halted by either disrupting α-catenin-dependent intercellular junctions or chelating extracellular iron. Strikingly, linking cells through a lipid bilayer or enhancing the contact area between adjacent cells facilitates ferroptosis spread. We uncovered that iron-dependent lipid peroxidation could be transmitted between directly contacting liposomes, revealing the involvement of a physicochemical mechanism. Our findings indicate that iron-dependent lipid peroxidation propagation occurs across adjacent plasma membranes of neighboring cells, contributing to ferroptotic cell death and subsequent necrosis spread in diseased tissues.
| Item Type: | Thesis (PhD thesis) |
| Translated abstract: | Abstract Language Ferroptose ist eine regulierte Zelltodart, welche von Eisen abhängig ist und durch
exzessive Lipidperoxidation gekennzeichnet ist. Sie steht im Zusammenhang mit der
Nekroseausbreitung in erkranktem Gewebe durch noch unbekannte Mechanismen.
Durch die Nutzung der zeitlichen und räumlichen Eigenschaften eines neuartigen
optogenetischen Ansatzes, der Ferroptose durch den Abbau des anti-ferroptotischen
Enzyms GPX4 auslöst, konnten wir zeigen, dass sich Lipidperoxidation und
ferroptotischer Zelltod über Plasmamembrankontaktflächen auf benachbarte Zellen
ausbreiten können. Wir fanden heraus, dass die Ferroptoseausbreitung von der
Distanz zwischen Zellen abhängt, welche vollständig gestoppt werden kann, indem
entweder α-Catenin-abhängige Zellverbindungen unterbunden oder extrazelluläres
Eisen chelatisiert wird. Bemerkenswerterweise erleichtert das Verbinden von Zellen
durch eine Lipiddoppelschicht oder die Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen
benachbarten Zellen die Ferroptoseausbreitung. Wir entdeckten, dass
eisenabhängige Lipidperoxidation zwischen direkt in Kontakt stehenden Liposomen
übertragen werden kann, was auf einen physikochemischen Mechanismus hinweist.
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Ausbreitung der eisenabhängigen
Lipidperoxidation über benachbarte Plasmamembranen erfolgt, was zum
ferroptotischen Zelltod und zur anschließenden Nekroseausbreitung in erkranktem
Gewebe beiträgt. UNSPECIFIED |
| Creators: | Creators Email ORCID ORCID Put Code Röck, Bernhard broeck@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED |
| URN: | urn:nbn:de:hbz:38-755493 |
| Date: | 2025 |
| Language: | English |
| Faculty: | Faculty of Mathematics and Natural Sciences |
| Divisions: | CECAD - Cluster of Excellence Cellular Stress Responses in Aging-Associated Diseases |
| Subjects: | Life sciences |
| Uncontrolled Keywords: | Keywords Language ferroptosis English ferroptosis propagation English optogenetics English |
| Date of oral exam: | 31 October 2024 |
| Referee: | Name Academic Title Garcia-Saez, Ana Prof. Dr. Kashkar, Hamid Prof. Dr. |
| Refereed: | Yes |
| URI: | http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/75549 |
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