Science｜來自毒性淋巴細胞的顆粒酶A通過切割GSDMB誘發靶細胞焦亡

導語：2020年4月16日，來自北京生命科學研究所（NIBS）的Zhiwei Zhou等在Science上發表了題為「Granzyme A from cytotoxic lymphocytes cleaves GSDMB to trigger pyroptosis in target cells」的研究文章，該研究表明了NK細胞和CTL通過細胞焦亡的方式殺傷GSDMB+靶細胞，該過程由淋巴細胞來源的顆粒酶A切割GSDMB實現。切割後的GSDMB通過成孔活性誘發細胞焦亡。IFN-g可促進GSDMB的表達，從而促進焦亡。小鼠腫瘤細胞中引入GSDMB可促進腫瘤清除。因此，該研究解析了GSDMB介導的細胞焦亡在毒性淋巴細胞殺傷機理，為增強抗腫瘤免疫提供了思路。

Zhiwei Zhou, et al., Science (2020)

通訊作者

• Feng Shao

1996年：北京大學技術物理系應用化學專業學士
1999年：中國科學院生物物理所分子生物學碩士
2003年：美國密西根大學醫學院生物化學博士
主要研究：
1，病原細菌感染宿主的分子機制
2，宿主先天性免疫防禦的分子機制
3，炎症小體被激活的生化機制
4，細胞焦亡
背景
CTL和NK實現細胞殺傷主要通過兩種途徑：FAS死亡受體途徑，顆粒胞吐途徑。顆粒胞吐途徑依賴於穿孔素將絲氨酸蛋白酶，即顆粒酶轉運到靶細胞內。早期認為這兩條途徑都是通過誘導靶細胞凋亡來實現細胞殺傷，但是當時試驗檢測並不準確，且僅有少數細胞體外實驗。近年來研究發現，非凋亡細胞殺傷可在某些條件下發生，因此淋巴細胞毒性可能是條件依賴性的。
人類顆粒酶家族包括：GZMA，GZMB，GZMH，GZMK，GZMM，含量最多的是GZMA和GZMB。GZMB被認為通過切割caspase-3來誘導靶細胞凋亡，而GZMA被鑑定出的作用底物主要為DNA損傷相關蛋白及線粒體電子傳遞鏈相關蛋白，GZMA敲除小鼠沒有明顯的凋亡缺陷，引入GZMA可以誘導非凋亡的細胞死亡形式。這些都暗示了GZMA可以通過非凋亡的機制實現靶細胞死亡。
細胞焦亡，炎症性細胞死亡的一種形式，以前認為由caspase-1介導，伴隨IL-1b和IL-18分泌。近來caspase-11/4/5被認為也能誘發細胞焦亡，且GSDMD可被caspase-1/11/4/5切割從而使其N端成孔結構域和C端抑制結構域分開，N端成孔結構域結合細胞膜並寡聚化形成細胞膜孔洞，實現細胞焦亡的發生。因此，細胞焦亡現在被定義為gasdermin介導的程序性壞死。gasdermins包括GSDMA，GSDMB，GSDMC，GSDMD，GSDME。除GSDMD外，GSDME也能夠被caspase-3切割激活，誘導細胞凋亡，包括腫瘤細胞。然而，其他gasdermins的激活機制仍然不清楚。
關鍵科學問題
1，毒性淋巴細胞來源的顆粒酶是如何實現腫瘤殺傷的？
2，GSDMB是否能夠通過介導細胞焦亡參與毒性淋巴細胞殺傷？
結果
Fig 1：NK細胞通過切割GSDMB來誘導GSDMB依賴的細胞焦亡
Fig 2：GSDMB重建的靶細胞中，GZMA可切割GSDMB誘導細胞焦亡
Fig 3：內源性的GSDMB可以介導GZMA依賴的細胞殺傷，IFN-g可以起始GSDMB表達從而增強這一殺傷作用。
Fig 4：GZMA切割GSDMB可以介導CTL的焦亡性細胞殺傷
Fig 5：GZMA切割GSDMB可以促進抗腫瘤免疫
討論
IFN-g在免疫中功能多樣，包括腫瘤免疫中。
細胞死亡執行分子不同，細胞死亡方式不同。
抗腫瘤免疫應該更加關注細胞死亡執行分子相關事件，而不是細胞表面分子如PD-1。
總結
毒性淋巴細胞通過顆粒酶A切割GSDMB，誘導靶細胞焦亡，實現細胞殺傷。