2015年11月9日 訊 /生物谷BIOON/ --炎性caspase家族蛋白——包括caspase1,4,5,11(其中4,5存在于人中),對于免疫反應的信号傳遞起到了關鍵的作用。它們是組成'炎症小體'(inflammasome)的重要元件,後者介導了多種促炎性分子(pro-IL-1beta,pro-IL-18)的表達與分泌。
炎性caspase同時還參與了一類叫做'細胞焦亡'的事件的發生。實驗證明,革蘭氏陰性菌中的脂多糖(LPS)能夠激活宿主體内caspase1或者caspace4,5活性,也有實驗證明caspase4,5,11能夠與LPS直接結合。這些炎性caspase的激活能夠促進細胞焦亡事件的發生,同時能夠激活NLRP3炎症小體,并引發熱休克症狀。然而,炎性caspase究竟是如何調節這些細胞事件至今仍然有待解決。
最近,來自UCSF的Vishva M Dixit研究組與來自NIBS的邵峰研究組分别發現了一類炎性caspase的關鍵性底物:gasderminD,該蛋白的切割能夠引發細胞焦亡事件的發生。
其中,Dixit等人利用正向遺傳學的手段對小鼠進行了大規模的基因誘變,并從中篩選能夠抑制caspase11信号通路的基因。該基因名為Gsdmd,存在一個105位的異亮氨酸到賴氨酸的突變。他們發現這一突變體小鼠不能夠正常發生細胞焦亡,而且在轉染LPS後也不能夠正常産生IL-1β。邵峰等人則利用crispr-cas9技術通過體外的敲除試驗鎖定了關鍵性的蛋白——gasderminD。
之後,兩個組都對這一蛋白進行小鼠基因敲除,并證明該蛋白确實參與了caspase-11依賴性的細胞焦亡。邵峰等人來證明gasderminD與細胞壞死性希望以及細胞凋亡過程均沒有必然聯系。
為了進一步探究gasderminD是如何影響細胞焦亡的發生,兩個研究組利用一系列生化實驗證明caspase11能夠特異性地在Asp276,Gly277位點之間對gasderminD進行切割,從而産生N端30kDa左右的蛋白以及C端22kDa左右的蛋白。其中N端的蛋白是引發細胞焦亡的活性元件,而C端則對gasderminD的切割起到了抑制的作用。作者通過将gasderminD進行突變使其不能被正常切割,結果顯示該突變的蛋白不能引發細胞焦亡的發生。
邵峰等人還鑒定出了除gasderminD以外,同一家族的其它不能被caspase切割的蛋白。由于gasderminD也能夠被caspase1切割,因此邵峰等人認為gasderminD還參與了經典的炎症小體引發的細胞焦亡。後續的實驗證實了他們的猜想。最終,Dixit等人對野生型小鼠,gasderminD敲除小鼠以及caspase11敲除小鼠進行LPS誘導熱休克模型試驗。結果顯示,gasderminD敲除小鼠能夠免受LPS引發的熱休克緻死效應,與caspase11敲除小鼠表型一緻。這一結果也符合之間的假設。
gasderminD的發現為細胞死亡領域的研究開辟了新的視野。目前已知有100多種蛋白能夠被caspase1切割,對這些蛋白的研究可能會有其它新的發現。(生物谷bioon.com)
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