邵峰組重磅牛文:神秘蛋白 GSDMD如何「玩轉」細胞焦亡

2020-12-01 搜狐網

原標題：邵峰組重磅牛文：神秘蛋白 GSDMD如何「玩轉」細胞焦亡

作者：亢小玉

轉載請註明：解螺旋·臨床醫生科研成長平臺

小編在前期介紹了炎性caspases-1介導的細胞焦亡，這期小編將要深入介紹炎性caspases介導的細胞焦亡的關鍵底物蛋白GSDMD。該底物蛋白是細胞發生焦亡的充要條件。該文章是邵峰課題組發表在Nature上的大作，揭示出了細胞焦亡發生的神秘蛋白，為細胞焦亡的發生機制奠定了更深一步的理論基礎。（回復170703可下載文獻，一月有效）

背景介紹

GSDMD屬於一個被稱為gasdermin的功能未知的蛋白家族，該家族還包括GSDMA，GSDMB，GSDMC，DFNA5，DFNB59等這個家族的蛋白之間具有大約45%的同源性，具有兩個結構域gasdermin-N and -C domains，是可以被炎性caspase切割。

文章內容分析

透過文章的題目Cleavage of GSDMD by inflammatory caspases determines pyroptotic cell death，可以熟知文章的主要內容是炎症caspases通過切割gasdermin D (GSDMD)決定了細胞焦亡的這種死亡形式。那麼在沒有讀取文章之前大概猜測作者描述問題的關鍵點：

1.GSDMD是如何被發現的？

2.GSDMD參與炎症caspases誘導的細胞焦亡的死亡形式是什麼？

3.GSDMD如何被切割？

那麼就跟著小編帶著這三個問題詳細解讀作者的主要意圖。

1.GSDMD是如何被發現的？

在摘要中作者提到是用CRISPR-Cas9基因組編輯技術進行全基因組篩查，鑑別小鼠骨髓巨噬細胞中參與caspase-11和caspase-1介導的細胞焦亡的宿主因子中發現了底物蛋白GSDMD。那麼在具體的實驗中作者是如何體現的呢？

1.1 GSDMD is required for LPS-induced pyroptosis。LPS誘導caspase-4/5/11引起細胞焦亡

1.1.1首先建立了細胞焦亡的細胞模型iBMDMs細胞，而後利用CRISPR-Cas9基因組編輯技術進行全基因組篩查，發現了底物蛋白GSDMD。

1.1.2同時利用在iBMDMs和helas細胞中敲除Gsdmd，細胞活性檢測其抑制了LPS誘發的細胞焦亡模型。

1.1.3當在敲除的細胞系中，分別恢復GSDMD的表達之後，蛋白結果可以看到LPS誘導的細胞焦亡現象出現。

作者也在LFn–BsaK激活Caspase-1誘導發生的焦亡中用CRISPR-Cas9 screen測序，也發現了GSDMD。並且在已知的經典的焦亡通路中發現參與caspase-1引起的細胞焦亡過程。

2.GSDMD參與炎症caspases誘導的細胞焦亡的死亡形式

2.1 GSDMD is required for caspase-1-mediated pyroptosis

2.1.1首先利用LFn–BsaK技術誘導caspase-1焦亡路徑的發生，然後利用利用CRISPR-Cas9基因組編輯技術進行全基因組篩查，也發現了 GSDMD蛋白。

2.1.2 Gsdmd敲除的iBMDM細胞系，阻斷了 LFn-BsaK誘導的細胞焦亡，而同時當恢復Gsdmd表達時，LFn-BsaK誘導的細胞焦亡形式出現，而且當敲除Gsdmd 後，用LFn-Flic誘導細胞焦亡，也沒有發生焦亡的情況，更何況其是 NAIP5–NLRC4經典炎性小體的興奮劑。

2.1.3 GSDMD可以控制IL-1β的釋放，在敲除Gsdmd之後並且在各種誘導凋亡的途徑中，il-1β的釋放都是減少的。

3.GSDMD如何被切割？

3.1形態學上表示炎性caspase切割GSDMD-N和GSDMD-C可致使細胞焦亡，而且GSDMD-N的焦亡程度更高。並且GSDMD殘基1-243也可使細胞活性變低，導致細胞發生焦亡。

3.2 GSDMD的突變導致細胞焦亡發生受到抑制(反方向驗證)。

GSDMD的Asp275點突變抑制了 caspase-1 和 caspase-4/5/11的切割，致使在LFn–BsaK誘導的情況下焦亡也受到了抑制。

GSDMD在D275突變也抑制了caspase-1 和 caspase-11的切割，即使是在 LPS誘導下的iBMDM 和HeLa細胞。

3.3 GSDMD只存在於細胞焦亡的途徑，而不存在於其他細胞的死亡形式。

Gsdmd 敲除不影響TNFa1CHX和UV誘導的細胞凋亡，而在HT-29細胞中敲除GSDMD能夠阻斷LPS誘導的細胞焦亡，而不能阻斷TSZ誘導的細胞漲亡。

以上便是關於細胞焦亡的神秘底物蛋白GSDMD的發現和參與細胞焦亡的死亡途徑的主要內容，謝謝大家的觀看。

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