細胞死亡調控系統性淋巴細胞增生疾病。受訪者供圖
近日，《細胞-報告》在線發表了中科院上海營養與健康研究所研究員章海兵團隊的研究成果，該研究揭示小鼠RIPK3蛋白突變可導致RIPK1-RIPK3相互作用缺失，從而抑制體內、外細胞程序性壞死的發生。
此外，研究人員發現，在FADD敲除小鼠模型中，RIPK3蛋白突變還會導致嚴重的自身免疫性淋巴細胞增生症候群。章海兵表示，這為相關疾病的治療提供了理論基礎和潛在靶點。
神奇的蛋白讓細胞又死又活
自身免疫性淋巴細胞增生症候群是一種以淋巴細胞增生為特徵的自身免疫疾病。該疾病的發病原因是淋巴細胞的死亡通路被阻斷，導致淋巴細胞的發育穩態被破壞，表現為淋巴結腫大、脾臟腫大、淋巴瘤以及其它自身免疫疾病的發生。
章海兵解釋，當機體正常的細胞凋亡和程序性壞死均被破壞時，這種疾病便會發生。
細胞程序性壞死是一種新型的細胞炎性死亡方式，以胞質內蛋白形成壞死小體，細胞膜形成孔破裂釋放內容物為主要特徵。壞死小體主要由受體相互作用蛋白激酶1和3（RIPK1、RIPK3)組成，RIPK1與RIPK3通過功能域RHIM形成多聚蛋白複合體。目前RIPK3蛋白RHIM功能域的生理功能和作用機制尚不清楚。
章海兵團隊通過體外細胞實驗發現，過表達人源和鼠源的RIPK3蛋白能誘導細胞發生細胞凋亡，通過突變RIPK3蛋白RHIM功能域上的重要位點，不僅能阻止RIPK1/RIPK3蛋白多聚體的出現，也可以阻止細胞凋亡和細胞程序性壞死的發生。
因此，體外實驗結果表明該突變位點能調控RIPK3蛋白的RHIM功能域，從而影響細胞死亡功能。「也就是說，該人源和鼠源位點都可以破壞RHIM介導的RIPK3多聚引起細胞死亡的功能。」章海兵告訴《中國科學報》。
小鼠存活但卻患病了
為研究RIPK3蛋白RHIM功能域的體內功能，研究人員通過CRISPR-Cas9構建了特定點突變的小鼠模型。免疫共沉澱實驗顯示，點突變後的RIPK3蛋白不能與RIPK1發生相互作用。
為進一步證實該點突變抑制細胞壞死的作用，研究人員在FADD基因敲除小鼠模型中引入該突變。結果發現，本應胚胎致死的小鼠活了下來，並且活到了成年。
章海兵解釋，FADD敲除小鼠在胚胎發育的10天左右時，會因過度細胞壞死而胚胎死亡。而RIPK3的點突變可以挽救FADD敲除導致的小鼠胚胎致死並存活到成年。「這證明，RIPK3蛋白RHIM功能域在體內介導細胞程序性壞死中起關鍵作用」。
值得注意的是，本應胚胎死亡的FADD敲除小鼠雖然因RIPK3點突變活下來了，但卻患有系統性淋巴細胞增生。有趣的是，在FADD敲除小鼠的基礎上，與敲除RIPK3基因相比，RIPK3點突變小鼠的疾病更嚴重了。
「換句話說，FADD敲除基礎上，RIPK3點突變蛋白能介導炎症反應促進小鼠系統性淋巴細胞增生疾病。」章海兵推測，這可能提示，RIPK3觸發的細胞炎症反應是依賴於RIPK3的蛋白骨架，而不依賴於點突變。「因此，RIPK3點突變後，蛋白骨架還在，炎症反應仍會發生，疾病表現更為嚴重。」
兩種蛋白仍有「料」可挖
此外，在以上實驗基礎上，研究人員發現，進一步敲除RIPK1則可以緩解系統性淋巴細胞增生。
這表明RIPK3的RHIM功能結構域不僅在介導細胞程序性壞死信號通路中具有關鍵作用，而且通過與RIPK1的相互作用，該功能域可調控淋巴細胞發育及免疫穩態。「這為治療相關自身免疫性疾病提供了理論基礎和新的靶點。」章海兵表示。
RIPK3不僅介導細胞程序性壞死，同時也介導炎症反應。對此，中科院上海巴斯德研究所研究員王海坤對《中國科學報》表示，該研究通過構建不同於之前報導的RIPK3蛋白RHIM結構域突變小鼠，揭示了RIPK3的RHIM結構域在細胞死亡及系統性淋巴細胞增生疾病中的作用。
「這也為該領域進一步研究關鍵分子RIPK3不同結構域的生物學意義，提供了新的動物模型。」王海坤說。
接下來，章海兵研究團隊將繼續研究RIPK3的點突變和RIPK1的相互作用，探索其調控細胞死亡信號通路的作用機制和炎症機制。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.107650