📄 Based on Zhang et al. (2026), Redox Report, doi: 10.1080/13510002.2026.2654906
**Nrf2⁻/⁻ (Global Knockout)** 배경: C57BL/6J | 표현형: 산화 스트레스 감수성 ↑, GSH ↓, 인지 저하 | 용도: OS→Nrf2 경로 필수성 증명
**Keap1 Knockdown (Keap1-KD)** 배경: C57BL/6J | 표현형: Nrf2 과활성화, 항산화 유전자 발현 ↑ | 용도: Nrf2 활성화 효과 연구
**GPX4 Conditional KO (GPX4-cKO)** 배경: C57BL/6J + Cre-lox | 표현형: 자발적 ferroptosis, 지질 과산화 ↑ | 용도: GPX4가 ferroptosis의 핵심 조절자임을 증명
**SLC7A11-KO** 표현형: GSH 합성 저하, erastin 감수성 ↑ | 용도: xCT transporter의 ferroptosis 방어 역할
**PINK1⁻/⁻ & Parkin⁻/⁻** 배경: C57BL/6J | 표현형: 미토파지 결손, mROS ↑, DA 신경 소실 | 용도: PINK1/Parkin 경로 미토파지 연구
**SIRT3 cKO (NEX-Cre)** 배경: 피질·해마 신경 특이적 | 표현형: 미토콘드리아 단백질 과아세틸화, ATP ↓ | 용도: SIRT3→PINK1/Parkin 경로 신경 특이성 규명
**HT22 (마우스 해마 신경세포)** 장점: GSH 결핍에 민감, ferroptosis 모델로 검증됨 | 유도: Erastin (xCT 억제), RSL3 (GPX4 억제) | 측정: LDH, PI staining, C11-BODIPY
**SH-SY5Y (인간 신경모세포종)** 분화: RA(레티노산) 처리 → 도파민성 표현형 | 용도: PD 모델, PINK1/Parkin mitophagy, ferroptosis | 측정: JC-1, MitoSOX, TMRM
**Primary Neurons (마우스 피질/해마)** 제조: E16-18 embryo, 7-14 DIV 성숙 | 장점: 가장 생리적, 시냅스 성숙 | 제한: 저증식성, 배양 난이도 높음
**MEFs (마우스 배아 섬유아세포)** 제조: E13.5 embryo | 변형: Nrf2-KO, Keap1-KD | 용도: ChIP-seq, RNA-seq, 생화학 분석
**ρ⁰ Cells (mtDNA 결핍 세포)** 제조: EtBr 처리로 mtDNA 제거 | 용도: mitochondria 의존성 ferroptosis 규명 | 측정: Oxygen consumption rate (OCR)
• **H₂O₂** — 직접적 ROS 공급원. 용량: 100–500 μM, 처리 1–6h • **Paraquat** — Complex I 억제 → O₂•⁻ 생성. PD 환경 독소 모델 • **tBHP** — 지질 과산화 유도. 미토콘드리아 표적 • **Rotenone** — Complex I 억제 → mROS. in vivo PD 모델
• **Sulforaphane (SFN)** — Keap1 Cys 잔기 수식. 브로콜리 유래. 용량: 5–20 μM • **tBHQ** — Keap1 산화. ARE 리포터 표준 양성 대조군 • **CDDO-Me (Bardoxolone methyl)** — 강력 Nrf2 activator. 임상 2상 진행 • **DMF (Dimethyl fumarate)** — Keap1 Cys151 수식. MS 치료제
유도제: • **Erastin** — xCT (SLC7A11) 억제 → GSH 합성 차단 → GPX4 비활성화. IC₅₀: 1–10 μM • **RSL3** — GPX4 직접 억제. 가장 특이적 ferroptosis 유도제 • **FIN56** — GPX4 단백질 분해 + CoQ10 고갈 • **FINO2** — 철 산화 + GPX4 간접 억제 억제제: • **Ferrostatin-1 (Fer-1)** — 지질 과산화 연쇄 반응 차단 • **Liproxstatin-1 (Lip-1)** — in vivo 안정성 우수 • **Deferoxamine (DFO)** — Fe³⁺ 킬레이터. Fenton 반응 차단 • **NAC** — GSH 전구체 공급. 용량 의존적 효과
유도제: • **CCCP** — 미토콘드리아 uncoupler → ΔΨm 소실 → PINK1 안정화. Gold standard • **Antimycin A** — Complex III 억제 → mROS + ΔΨm 소실. CCCP보다 생리적 • **Oligomycin** — ATP synthase 억제 → ΔΨm 소실 억제제: • **Mdivi-1** — Drp1 억제 → mitochondrial fission 차단 • **Chloroquine** — Autophagosome-lysosome fusion 억제. Flux 측정 • **3-MA** — PI3K class III 억제 → autophagy initiation 차단
**RNA-seq** — Nrf2-KO vs WT MEFs/neurons ± erastin | DEG → GSEA → ferroptosis gene sets | 확인 유전자: GPX4, SLC7A11, SLC3A2, FTH1, NQO1, HO-1, GCLM/GCLC
**ChIP-seq** — anti-Nrf2 antibody + SFN/tBHQ 처리 | ARE motif 검색 | GPX4, SLC7A11, NQO1, HMOX1 프로모터 직접 결합 확인
**Lipidomics (LC-MS/MS)** — oxPEs, oxPCs 정량 | GPX4 KO vs WT 비교 | PUFA-PE 산화 생성물 동정. Nrf2 → GPX4 → oxPLs 제거 회로 증명
**Proteomics** — AP-MS: Nrf2 interactome (Keap1, SIRT1, p62, PGC-1α) | Redox proteomics (OxICAT, iodoTMT) | 4-HNE adduct proteomics
**Single-nucleus RNA-seq** — 14 피질 영역, 1,121,772 nuclei | 세포 유형별 전사체 | Glutamatergic(9 subtypes), GABAergic(7 subtypes) 분류
**Spatial Transcriptomics (Stereo-seq)** — PD substantia nigra 산화 스트레스 맵 | NOX4, GPX4 in DA neurons ↔ 염증 유전자 in astrocytes 공간적 공존 확인
**UPLC-MS/MS (Biomarker Panel)** — 소변: 8-OHdG, 8-OHG, 4-HNE, dityrosine 동시 정량 | 개인별 산화 수준 → Personalized antioxidant therapy
**OS → Nrf2** KO Mouse: Nrf2⁻/⁻, Keap1-KD | Cell: MEFs, primary neurons, HT22 | Drug: SFN, tBHQ, CDDO-Me, ML385 | Omics: ChIP-seq (ARE), RNA-seq
**Nrf2 → Ferroptosis** KO Mouse: GPX4-KO, SLC7A11-KO | Cell: Nrf2-KO MEFs, HT22, SH-SY5Y | Drug: Erastin, RSL3, FIN56, Fer-1, Lip-1 | Omics: RNA-seq (GPX4, SLC7A11, FTH1), Lipidomics
**Ferroptosis → Mitophagy** KO Mouse: PINK1⁻/⁻, Parkin⁻/⁻, SIRT3-cKO | Cell: SH-SY5Y, primary neurons, ρ⁰ cells | Drug: Antimycin A, CCCP, Oligomycin, Mdivi-1 | Omics: Proteomics (PINK1 substrates), Spatial transcriptomics
**SIRT3 → PINK1/Parkin** KO Mouse: SIRT3 cKO (NEX-Cre) | Cell: Primary neurons | Drug: MitoQ, SkQR1 | Omics: Acetyl-proteomics, Metabolomics
• Itoh K, et al. Keap1 represses Nrf2 through an E3 ubiquitin ligase complex. Genes Dev. 1999;13(1):76-86. • Dixon SJ, et al. Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Cell. 2012;149(5):1060-1072. • Narendra D, et al. Parkin is recruited selectively to impaired mitochondria. J Cell Biol. 2008;183(5):795-803. • Dodson M, et al. NRF2 plays a critical role in the regulation of ferroptosis. Trends Biochem Sci. 2019;44(5):375-390. • Seiler A, et al. Glutathione peroxidase 4 senses and translates oxidative stress. Cell Metab. 2008;8(3):237-248.