title: 綜述-The gasdermins, a protein family executing cell death and inflammation
date: 2019-11-16 12:00:00
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• 天然免疫
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• 文獻(xiàn)筆記

前言

這篇文獻(xiàn)是邵峰于2019年11月發(fā)表在《Nature Reviews Immunology》上的綜述，對gasdermin的最近研究做了總結(jié)装畅，對天然免疫有興趣的同學(xué)可以讀一讀藏杖。

注：由于gasdermin沒有相應(yīng)的中文譯名羊苟，我個人覺得可以譯為“焦孔素”比較好。

文獻(xiàn)信息

Broz, P., et al. (2019). "The gasdermins, a protein family executing cell death and inflammation." Nature Reviews Immunology.

文獻(xiàn)摘要

gasdermins是最近鑒定出來的一個具有成孔效應(yīng)蛋白家族蹭越，這個家族的能造成膜通透性(permeabilization)與細(xì)胞焦亡(pyroptosis)汁汗，細(xì)胞焦亡是一種裂解性的棋电，炎癥性的細(xì)胞死亡形式。gasdermins含有一個細(xì)胞毒性的N末端結(jié)構(gòu)域和一個C末端的抑制結(jié)構(gòu)域椎组，它們通過一 個柔性構(gòu)件連接油狂。這兩個結(jié)構(gòu)域之間的連接蛋白水解后，就會解除細(xì)胞毒性結(jié)構(gòu)域的分子內(nèi)抑制作用寸癌，使N末端結(jié)構(gòu)域插入到細(xì)胞膜中专筷，形成大寡聚孔，從而破壞細(xì)胞的離子穩(wěn)態(tài)并誘導(dǎo)細(xì)胞死亡蒸苇。gasdermins誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡在許多遺傳病磷蛹、自身炎癥性疾病和癌癥中扮演著重要的角色。篇綜述討論了gasdermin最新的研究進(jìn)展溪烤，重點涉及gasdermin活化味咳、孔形成和gasdermin誘導(dǎo)的膜通透化。

相關(guān)術(shù)語

1. inflammasome（炎癥小體）：一種多蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物檬嘀，當(dāng)檢測到宿主來源或病原體來源的危險信號時槽驶，炎癥小體就會在細(xì)胞質(zhì)開始組裝喜每，促進(jìn)細(xì)胞因子的釋放里初，細(xì)胞的焦亡型死亡以及炎癥。
2. caspases（半胱天冬氨酸蛋白酶）：半胱氨酸依賴性天冬氨酸蛋白酶家族埋合，它作用于底物上特定的天冬氨酸殘基揍异，這個家族的酶在細(xì)胞死亡和炎癥中發(fā)揮著核心功能全陨。
3. necrosis（壞死）：細(xì)胞死亡方式之一，細(xì)胞經(jīng)歷這種死亡形式時衷掷，細(xì)胞膜喪失完整性烤镐，釋放細(xì)胞成分。
4. NLRP3：英文全稱是Nucleotide- binding oligomerization domain, leucine- rich repeat and pyrin domain- containing 3棍鳖，即核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域炮叶，富含亮氨酸重復(fù)序列和含Pyrin結(jié)構(gòu)域3碗旅，這是組裝炎癥小體的細(xì)胞質(zhì)感受器。NLRP3是一個廣譜感受器镜悉，它能識別病原體相關(guān)和損傷相關(guān)分子模式祟辟。
5. Pannexin-1 channels（膜聯(lián)蛋白-1通道）：一種細(xì)胞膜通道，可以通透離子和小分子代謝物侣肄，例如ATP旧困。
6. NETosis：中性粒細(xì)胞的一種特殊死亡方式，其特征是釋放DNA稼锅，組蛋白和顆粒內(nèi)容物到細(xì)胞外空間吼具。
7. Liposomes（脂質(zhì)體）：由磷脂組成的，含有至少一個脂質(zhì)雙層的人造球形囊泡矩距。
8. Mitophagy（線粒體自噬）：在營養(yǎng)饑餓或線粒體應(yīng)激的情況下拗盒，通過自噬選擇性地去除線粒體。
9. ASC foci（ASC焦點）锥债，英文全稱為apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase recruitment domain foci陡蝇，即含有caspase募集結(jié)構(gòu)域焦點的凋亡相關(guān)斑點樣蛋白，這是一個多聚體蛋白哮肚，由炎癥小體蛋白的同源寡聚引發(fā)的螺旋原纖維形成登夫。
10. Familial Mediterranean fever（家族性地中海熱）：一種常染色體隱性遺傳性自身炎癥疾病，由MEFV基因突變引起允趟，該蛋白編碼蛋白Pyrin恼策，疾病的特征是自限性發(fā)熱和漿膜炎(Serositis)。
11. Pyrin：由細(xì)菌誘導(dǎo)的RHO修飾和肌動蛋白細(xì)胞骨架動力學(xué)破壞的炎癥小體形成的細(xì)胞質(zhì)感受器潮剪。由MEFV基因編碼涣楷。
12. Peroxisomes（過氧化物酶體）：真核細(xì)胞的過氧化物酶體細(xì)胞器參與不同脂肪酸的分解代謝和活性氧的減少。
13. NLRP1：英文全稱為(Nucleotide- binding oligomerization domain, leucine- rich repeat and pyrin domain- containing 1鲁纠，即核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域总棵，富含亮氨酸重復(fù)序列和含1個Pyrin結(jié)構(gòu)域，這是一個細(xì)胞質(zhì)感受器改含，組裝成炎癥小體情龄。它通過N末端規(guī)蛋白酶體降解途徑(N-end rule proteosomal degradation pathway)活化。
14. NLRC4：英文全稱為Nucleotide-binding oligomerization domain, leucine-rich repeat and caspase recruitment domain-containing 4捍壤，即核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域骤视，富含亮氨酸重復(fù)序列和含caspase募集結(jié)構(gòu)域-4，一種炎癥小體支架蛋白(scaffold protein)鹃觉，與炎癥小體感受器(NLR家族凋亡抑制蛋白(NAIP))結(jié)合時寡聚化专酗，并形成活化caspase 1的平臺。
15. Toll樣受體：位于內(nèi)體和細(xì)胞膜上的一類模式識別受體盗扇，識別病原體相關(guān)和損傷相關(guān)的分子模式祷肯，并啟動信號通路以誘導(dǎo)炎癥沉填。

前言

gasdermin基因家族最早于20世紀(jì)初報道，該家族的基因當(dāng)時是作為小鼠皮膚突變的候選基因來進(jìn)行研究的佑笋。gasdermin這個名稱是基于gasdermin A(GSDMA) 蛋白只表達(dá)在小鼠的腸道(gastrointestinal tract )和皮膚上皮細(xì)胞(epithelium of the skin)中翼闹。早期的研究還發(fā)現(xiàn)，gasdermin與DFNA5（deafness autosomal dominant non-syndromic sensorineural 5）的N末端區(qū)域的序列非常相似蒋纬，DFNA5這個蛋白于1998年發(fā)現(xiàn)猎荠，它與人類的非綜合征型常染色體顯性遺傳性有關(guān)∈癖福基于這種同源特性关摇，一些其它的gasdermin家族的成員以及gasdermin樣蛋白也被陸續(xù)鑒定出來了，目前在人類中有6個同源基因( paralogous genes)碾阁，即GSDMA输虱，GSDMB，GSDMA瓷蛙，GSDMD悼瓮，GSDME（也被稱為DFNA5）和PJVK（也被稱為DFNB59）（Fig.1a)戈毒。

gasdermin家成員是基于序列同源進(jìn)行鑒定的艰猬，它們表示出不同的組織表達(dá)特征（Box 1與Table 1）。但是在過去的15年里埋市，這些蛋白的精確功能卻并不清楚冠桃。盡管如此，在這些蛋白被鑒定后不久道宅，人們就發(fā)現(xiàn)了這些蛋白與細(xì)胞活力和炎癥之間存在著某些聯(lián)系食听。例如在小鼠方面，Gsdama3（編碼小鼠的GSDMA3蛋白）的9種突變體與小鼠的脫毛有關(guān)污茵，并伴隨著明顯的干細(xì)胞耗竭樱报，角化過度(hyperkeratosis)以及炎癥。另一方面泞当，敲除Gsdma3基因后迹蛤，小鼠并不表現(xiàn)出肉眼可見的皮膚表型，這說明襟士，Gsdma3基因的突變體增加了某些功能盗飒。表明gasdermins潛在細(xì)胞毒性的最直接證據(jù)的研究指出，使用某些突變的陋桂，C末端截短式的人源GSDME能夠?qū)е陆湍讣?xì)胞的細(xì)胞周期停滯逆趣，以及人類細(xì)胞（凋亡型）的死亡。不過嗜历，gasdermins是否是細(xì)胞死亡程序體(cell death programme)的組成部分宣渗，以及這些蛋白控制的細(xì)胞死亡類型仍然不清楚抖所。

2015年，兩項獨立的研究揭示了gasdermin功能的機(jī)制痕囱，隨后不久部蛇，第三項研究證實了gasdermin的作用機(jī)制。這些研究表明咐蝇，GSDMD是焦亡的唯一執(zhí)行者(BOX 2)涯鲁。自從這一發(fā)現(xiàn)以來，大量的文獻(xiàn)開始描述gasdermins在炎癥生物學(xué)有序、細(xì)胞死亡等方面的作用抹腿。在這篇綜述中，我們討論了對gasdermin激活和調(diào)節(jié)旭寿、gasdermin孔隙的組裝和gasdermin蛋白家族相關(guān)的生物學(xué)功能的最新進(jìn)展警绩。

Fig.1：gasdermin家族

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Fig1:gasdermin蛋白家族。

A. 系統(tǒng)發(fā)育樹顯示了人盅称，小鼠和大鼠gasdermin(GSDM)家族蛋白的差異肩祥。人gasdermin蛋白(GSDM)家族由6個基因編碼，其總序列相似性范圍為23.9~49.4%缩膝。這些家族可以被進(jìn)一步細(xì)分混狠，因為GSDME和pejvakin(PJVK)也屬于耳聾相關(guān)基因(DFN)，這兩類蛋白質(zhì)序列聚在一起疾层，遠(yuǎn)離其他人類gasdermins(GSDMA-GSDMD)将饺。從進(jìn)化角度來講，GSDME和PJVK是最古老的gasdermin成員痛黎，在低等脊椎動物和一些無脊椎動物中也發(fā)現(xiàn)了相似的序列予弧，但在蠕蟲和蒼蠅中沒有發(fā)現(xiàn)。GSDMA基因序列存在于哺乳動物以及鳥類和爬行動物中湖饱，而GSDMB掖蛤、GSDMC和GSDMD基因僅存在于哺乳動物基因組中，并且與GSDMA密切相關(guān)井厌，這表明它們是通過基因復(fù)制產(chǎn)生的蚓庭。小鼠和大鼠缺乏GSDMB，但除了Gsdmd旗笔，Gsdme和Pjvk外彪置，小鼠還具有三個GSDMA同源物(Gsdma1-Gsdma3)和四個GSDMC同源物(Gsdmc1-Gsdmc4)。從結(jié)構(gòu)上講蝇恶，gasdermins由兩個不同的結(jié)構(gòu)域組成拳魁，通過一個柔性連接區(qū)連接，除了PJVK呈現(xiàn)出一個較小的C-末端結(jié)構(gòu)域(CT)撮弧。N末端gasdermin(GSDM NT)結(jié)構(gòu)域在所有家族成員中顯示出最高的序列相似性(相似性范圍為28.8%至50.5%)潘懊。相比之下姚糊，C-末端gasdermin(GSDM CT)結(jié)構(gòu)域呈現(xiàn)可變長度和較低的相似性(范圍從1.3%到46.3%)。GSDM NT具有固有的成孔/誘導(dǎo)焦亡活性授舟，而GSDM CT與GSDM NT相互作用救恨，從而在沒有活化信號的情況下抑制其活性。標(biāo)度表示序列中每個氨基酸的替換次數(shù)释树。上述系統(tǒng)發(fā)育樹由歐洲生物信息學(xué)研究所(EMBL-EBI)Clustal Omega tool 從UniProt序列生成的肠槽，并由Figtree軟件版本1.4.3繪制。**

B. 人GSDMD和GSDME的結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)奢啥，其特征在于連接區(qū)中的caspase裂解序列(頂部)和膜插入的N-末端結(jié)構(gòu)域(NT秸仙；底部)。

Box1：gasdermins的鑒定和表達(dá)模式

• gasdermin A(GSDMA桩盲；也稱為GSDM寂纪，GSDM1或FKSG9)首先從小鼠皮膚中克隆發(fā)現(xiàn)，其表達(dá)主要局限于人的食管赌结、膀胱和皮膚的上皮細(xì)胞捞蛋。T淋巴細(xì)胞也能表達(dá)出可檢測到的GSDMA蛋白。小鼠Gsdma1柬姚、Gsdma2和Gsdma3的表達(dá)也僅限于上皮和皮膚拟杉，包括表皮、毛囊和胃伤靠。
• GSDMB(也稱為GSDML捣域，PP4052或PRO2521)是通過使用GSDMA序列作為誘餌進(jìn)行數(shù)據(jù)庫同源性搜索發(fā)現(xiàn)的啼染。GSDMB是gasdermin家族中最具分散特征的成員(另見圖1a)宴合，它不存在于小鼠和大鼠基因組中，盡管一些嚙齒動物物種具有GSDMB同源的序列迹鹅。GSDMB的表達(dá)主要在氣道上皮卦洽，食道，胃斜棚，肝臟阀蒂，小腸和結(jié)腸等組織中也檢測到。已經(jīng)在人類中檢測到不同的GSDMB剪接可變體弟蚀，其中一個轉(zhuǎn)錄本編碼為GSDMB蚤霞，在域間連接區(qū)(interdomainlinker)(由外顯子6編碼)中具有caspase 1裂解位點。過表達(dá)實驗表明义钉，caspase 1可以切割這種異構(gòu)體并誘導(dǎo)裂解性細(xì)胞死亡昧绣。
• GSDMC(也稱為MLZE)首先被鑒定為在轉(zhuǎn)移性小鼠黑色素瘤細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)的基因，后來被鑒定為gasdermin家族的成員捶闸。小鼠基因組包含四個Gsdmc同源基因夜畴。GSDMC的表達(dá)僅限于食管拖刃、皮膚、脾臟和陰道贪绘。人工截短的N端GSDMC(GSDMC NT)能夠誘導(dǎo)焦亡兑牡，但是什么信號可以激活GSDMC以及如何激活GSDMC仍然不清楚。
• GSDMD(也稱為GSDMDC1税灌，DFNA5L或FKSG10)首先通過在人類基因組數(shù)據(jù)庫中搜索GSDMA的同源物而鑒定出來的均函。GSDMD在不同的人類組織以及白細(xì)胞的不同亞群中廣泛表達(dá)。GSDMD直系同源基因僅存在于哺乳動物基因組中菱涤，并且都包含一個大的中央結(jié)構(gòu)域边酒，具有caspase 1和小鼠caspase 11或人caspase 4和5的切割位點。然而狸窘，值得注意的是墩朦，在較低等的脊椎動物，例如斑馬魚中翻擒，caspase a(caspy)或caspase b(Caspy2)是人類caspase 1和人類caspase 4或5的同源物氓涣，據(jù)報道它們能誘導(dǎo)細(xì)胞死亡并參與免疫。這表明GSDMD的功能同源物可能存在于這些低等脊椎動物中陋气，盡管不能排除存在其他替代的細(xì)胞死亡途徑劳吠。在哺乳動物中，caspase 1切割前體pro-IL-1β巩趁，產(chǎn)生成熟的有生物活性的IL-1β細(xì)胞因子痒玩。同時，由caspase1议慰、小鼠caspase11或人caspase4或5切割GSDMD導(dǎo)致形成高度裂解的GSDMD NT蛋白片段蠢古，其允許釋放成熟的IL-1β(Fig. 2)。IL-1β的低級脊椎動物序列缺少保守的caspase 1切割位點别凹，但是草讶，盡管如此，魚類caspase a炉菲，caspase b或IL-1β的抑制在感染期間對宿主是有害的堕战。Gsdmd和pro-IL-1β在哺乳動物中都具有caspase 1切割位點，因此可以賦予炎癥小體對IL-1β信號傳導(dǎo)的兩個關(guān)鍵步驟的調(diào)控拍霜，即其加工和釋放嘱丢。相比之下，這兩個步驟可能由低等脊椎動物中的同源蛋白酶(如caspase a或caspase b)和GSDMD同源物控制祠饺。
• GSDME(也稱為ICERE-1或DFNA5)最初被克隆為常染色體顯性非綜合征性聽力損失的候選基因越驻，后來被發(fā)現(xiàn)與gasdermins具有序列和結(jié)構(gòu)上的相似性。GSDME在不同的人類細(xì)胞和組織中有不同的表達(dá)，包括腦伐谈、子宮內(nèi)膜烂完、胎盤和腸等。在小鼠和人類中诵棵，GSDME由caspase 3加工抠蚣，它直接誘導(dǎo)或在細(xì)胞出現(xiàn)凋亡形態(tài)后間接誘導(dǎo)焦亡。
  GSDME在不同種類的低等脊椎動物中也有表達(dá)履澳，例如嘶窄，GSDME的兩個同源基因(GsdmEa和GsdmEb)可以在硬骨魚(bony fish)中找到。Caspase 3切割位點在斑馬魚GsdmEa中存在距贷，但在GsdmEb中不存在柄冲，這表明GsdmEa可以被認(rèn)為是GSDME的功能同源物。目前尚不清楚GsdmEb是否由魚類Caspy或caspy2加工忠蝗，但如果是這樣现横，GsdmEb可能作為哺乳動物GSDMD的功能同源物(見上文)。有趣的是阁最，斑馬魚中GsdmEb的缺失會導(dǎo)致耳朵的半規(guī)管畸形戒祠，這表明GsdmEb可能導(dǎo)致與人類GSDME相關(guān)的聽力損失。
• Pejvakin(PJVK速种；也稱為DFNB59或GSDMF)是另一種與耳聾相關(guān)的突變蛋白姜盈，但最初是從人類睪丸中克隆得到的。PJVK與GSDME高度相似配阵，PJVK同源基因存在于早期脊椎動物和無脊椎動物中馏颂，這表明gasdermin蛋白家族可能是從這些祖先進(jìn)化而來的。PJVK在睪丸中表達(dá)較高棋傍，但在其他組織中也廣泛表達(dá)救拉，包括內(nèi)耳的毛細(xì)胞和聽覺系統(tǒng)的其他細(xì)胞(TABLE 1)。到目前為止舍沙，還不清楚PJVK是否能夠被蛋白酶處理近上，以及它的N末端或全長PJVK是否形成膜孔。

Fig.2：gasdermin D的經(jīng)典和非經(jīng)典炎性小體活化

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Fig. 2拂铡。gasdermin D在經(jīng)典和非經(jīng)典的炎癥小體活化方面的作用。
A. 模式識別受體例如pyrin葱绒，AIM2感帅，NAIP-NLRC4，NLRP3和NLRP1產(chǎn)生信號后地淀，炎癥小體復(fù)合物就會組裝起來失球。這識別受體能識別PAMP，內(nèi)源性危險信號或細(xì)胞死亡，損傷或感染引起的細(xì)胞穩(wěn)態(tài)改變实苞。
這些受體通過同型或異型PYD/CARD(caspase活化和招募結(jié)構(gòu)域)相互作用來招募含有caspase募集結(jié)構(gòu)域(ASC)的銜接蛋白凋亡相關(guān)speck樣蛋白的豺撑，從而進(jìn)一步招募pro-caspase 1或直接招募pro-caspase 1。caspase 1在炎癥小體中被活化黔牵，并且caspase 1加工gasdermin D(GSDMD)以及pro-IL-1β和pro-IL-18等細(xì)胞因子聪轿。當(dāng)細(xì)胞膜被GSDMD孔通透化時，細(xì)胞經(jīng)歷溶裂解猾浦、促炎性細(xì)胞死亡（焦亡）陆错，促進(jìn)成熟的IL-1β和IL-18的釋放。在沒有細(xì)胞裂解的情況下金赦，GSDMD孔還可以直接釋放細(xì)胞因子音瓷，如IL-1α，危險分子夹抗，如高遷移率族蛋白-1(HMGB1)绳慎，甚至包括caspase 1在內(nèi)的整個炎癥復(fù)合物。

B. 非經(jīng)典的炎癥小體通路會導(dǎo)致小鼠caspase 11的活化（人類則是caspase 4和caspase 5）漠烧。來自革蘭氏陰性菌的脂多糖(LPS)結(jié)合并誘導(dǎo)這些caspase的寡聚化和活化偷线，使它們能夠切割GSDMD。在第一步中沽甥，GSDMD孔允許鉀釋放声邦，導(dǎo)致NLRP3炎癥小體的活化和IL-1β/IL-18的成熟。在第二個步驟中摆舟，GSDMD孔導(dǎo)致焦亡亥曹，從而驅(qū)動成熟細(xì)胞因子的釋放。由GSDMD孔引起的膜損傷通過運輸(ESCRT)機(jī)制所需的內(nèi)體分選復(fù)合體進(jìn)行修復(fù)恨诱。

NAIP, NLR family apoptosis inhibitory protein; NLR , nucleotide- binding oligomerization domain, leucine- rich repeat- containing protein; NLRC4, NLR with CARD domain- containing 4; NLRP1/3, NLR with pyrin domain- containing 1/3.

TABLE 1:gasdermin表達(dá)譜

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gasdermin活化

在20世紀(jì)80年代和90年代媳瞪，焦亡被認(rèn)為是由毒素刺激或病原體感染誘導(dǎo)，并導(dǎo)致巨噬細(xì)胞由caspase-1介導(dǎo)的細(xì)胞死亡形式照宝。后來的研究表明蛇受，促炎caspases（這是在炎癥復(fù)合體中活化的一組proteases）的主要效應(yīng)機(jī)制就是焦亡。炎癥小體的活化有兩種不同的途徑厕鹃，即經(jīng)典炎癥途徑和非經(jīng)典炎癥途徑兢仰，它們能識別病原體來源或宿主來源的危險信號，并開啟人源caspase 1和caspase 4的活化或鼠源caspase 11的活化剂碴。這些caspases能夠在GSDMD的中央連接區(qū)（人類中的是FLTD把将，小鼠中的是LLSD）切割GSDMD(Fig. 1b)，產(chǎn)生兩個片段忆矛，一個是31kDa 的N末端GSDMD NT片段察蹲，該片段有著內(nèi)在的成孔活性，另外一個是22kDa的C末端GSDMD CT片段，它能與GSDMD NT結(jié)合洽议，作為抑制后者的抑制劑宗收。GSDMD NT本身的表達(dá)就能誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡，而GSDMD CT的過表達(dá)則會阻止細(xì)胞死亡亚兄。

這些結(jié)果就構(gòu)建了一個caspase介導(dǎo)的GSDMD切割的模型混稽，切割后生成的GSDMD NT從GSDMD CT的抑制中釋放出來（也就是說，GSDMD NT與膜磷脂的結(jié)合后儿捧，分子內(nèi)的相互作用就會很容易破壞細(xì)胞膜）荚坞，因此誘導(dǎo)細(xì)胞的焦亡。其它的一些發(fā)現(xiàn)也支持了這個模型菲盾，gasdermin家族的成員多數(shù)都含有類似的結(jié)構(gòu)（除了PJVK颓影，pejvakin含有一個截短的C末端結(jié)構(gòu)域），也就是說含有一個N末端細(xì)胞毒性結(jié)構(gòu)域和一個C末端抑制結(jié)構(gòu)域懒鉴，這兩個結(jié)構(gòu)域由一個構(gòu)件連接诡挂，異位表達(dá)GSDMA，GSDMB临谱，GSDMC或GSDME的N末端結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)會誘導(dǎo)壞死(necrosis)璃俗，這種形式的細(xì)胞死亡在形態(tài)類似于GSDMD誘導(dǎo)的焦亡。因此悉默，gasdermin家族作為一組新的細(xì)胞死亡效應(yīng)因子就被發(fā)現(xiàn)了城豁，這些效應(yīng)因子由其能誘導(dǎo)N末端焦亡的形式來發(fā)揮作用。

GSDMD中含有caspase 1切割位點抄课，而在其它的gasdermins成員中唱星，除了GSDMB的一個較小的剪接突變體外，其余的成員并不含有這個位點跟磨，不過它們可能含有其它的protease切割的位點间聊。事實上，人源和鼠源GSDME的連接區(qū)(Fig. 1b)含有一個caspase 3剪切基序(motif)抵拘，另外有研究指出哎榴，當(dāng)受到凋亡刺激后，活化的caspase 3會在這個位點切割GSDME(Fig. 3)僵蛛。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)尚蝌，有人指出，當(dāng)細(xì)胞已經(jīng)以進(jìn)入凋亡程序后墩瞳，GSDME會導(dǎo)致細(xì)胞出現(xiàn)焦亡驼壶，喪失膜完整性。后來的研究則不同意該假設(shè)喉酌，并表明，盡管有些細(xì)胞在自然條件下含有高水平的GSDME，并表現(xiàn)出一些凋亡的特征泪电，但是GSDME也還能直接誘導(dǎo)焦亡般妙；另外還發(fā)現(xiàn)，Gsdme缺陷的巨噬細(xì)胞仍能通過某些未知程序相速，出現(xiàn)二級壞死(secondary necrosis)碟渺，進(jìn)入凋亡程序。有意思的是突诬，GSDME不是唯一在凋亡誘導(dǎo)后被活化的gasdermin成員苫拍。使用藥物誘導(dǎo)或病原體誘導(dǎo)的激酶TAK1或抑制凋亡(IAP)，能夠誘導(dǎo)GSDMD的切割旺隙，并且這一過程并不依賴于caspase 1和caspase 11绒极。有人指出，在這種條件下蔬捷，GSDMD直接由caspase 8切割(Fig. 3)垄提，這與caspase 8可以在體外加工GSDMD的事實是相符的，盡管這一過程比較慢周拐。也有人認(rèn)為铡俐，由caspase 8驅(qū)動的GSDMD孔隙形成過程是造成凋亡細(xì)胞鉀外流和NLRP3炎性小體活化的原因，但其它的發(fā)現(xiàn)指出妥粟，這一過程是由 pannexin-1通道活化的caspase驅(qū)動介導(dǎo)的审丘。有意思的是，凋亡細(xì)胞中的GSDMD的活性受到caspase 3的負(fù)調(diào)控勾给，caspase 3通過切割GSDMS的N末端結(jié)構(gòu)域來發(fā)揮作用滩报，進(jìn)而產(chǎn)生失活片段。caspase 8活化GSDMD的生理功能和caspase 3的負(fù)調(diào)控作用還有待進(jìn)一步確定锦秒。然而現(xiàn)在已經(jīng)明確露泊，GSDMD可以在“調(diào)亡”刺激后造成裂解性細(xì)胞死亡和炎癥。

現(xiàn)在人們認(rèn)識到旅择，導(dǎo)致gasdermin活化的通路已經(jīng)擴(kuò)展到了caspase家族之外惭笑。兩項研究表明，在活化的中性粒細(xì)胞中生真，細(xì)胞中的彈性蛋白酶(elastase)能切割GSDMD沉噩，這是一種絲氨酸蛋白酶，它對中性粒細(xì)胞的成熟和抗菌功能非常重要柱蟀。雖然彈性蛋白酶在炎性caspases作用基序的上游幾個位點處切割GSDMD川蒙，但是這種切割仍然能產(chǎn)生功能性孔形成片段。GSDMD在中性粒細(xì)胞中的精確機(jī)制現(xiàn)在仍然有爭議长已。已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)畜眨，Gsdmd缺陷的小鼠對大腸桿菌更有抵抗性昼牛，這可能是由于中性粒細(xì)胞的壽命延長所致。另一方面康聂，有人認(rèn)為贰健，GSDMD與中性粒細(xì)胞的死亡（注：原文中使用的術(shù)語是NeTosis，這是一種中性粒細(xì)胞的死亡方式）的有關(guān)恬汁。因此伶椿，GSDMD在中性細(xì)胞中同時發(fā)揮著好壞雙重作用，這要取決于感染的類型以及是否需要中性粒細(xì)胞存活或死亡來限制病原體氓侧。

雖然誘導(dǎo)gasdermins活化的唯一已知生理機(jī)制就是蛋白水解脊另，但是有幾條證據(jù)表明，移除C末端gasdermin(GSDM CT)結(jié)構(gòu)域并不是gasdermin活化的絕對條件约巷。某些突變會導(dǎo)致自身抑制性結(jié)構(gòu)域的相互作用被破壞偎痛，從而觸發(fā)gasdermin的活化凭峡，這表明糠惫，C末端結(jié)構(gòu)域本身的存在并不會干預(yù)孔的形成又碌。GSDMA3的晶體結(jié)構(gòu)揭示了結(jié)構(gòu)域間相互作用的關(guān)鍵特征是GSDMA3 NT的α1螺旋和β1-β2發(fā)夾環(huán)阵幸，它們深入GSDMA3 CT的疏水核的凹槽里剔应。GSDMA厉斟，GSDMA3欧聘，GSDMC捂蕴，GSDMD和GSDME的C-末端結(jié)構(gòu)域的疏水核心突變都會導(dǎo)致焦亡顽铸，并且導(dǎo)致脫毛的Gsdma3突變體的幾個映射到C-末端結(jié)構(gòu)域和結(jié)構(gòu)域間相互作用界面茁计。因此，生理信號通路有可能通過解除自身抑制谓松，例如通過磷酸化或其他翻譯后修飾星压，以類似的方式誘導(dǎo)gasdermin的活化。

Fig. 3：gasdermin被凋亡型caspase誘導(dǎo)的活化

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Fig. 3 “凋亡型”caspases誘導(dǎo)gasdermins的活化鬼譬。

某些外部刺激娜膘，例如腫瘤壞死因子(TNF)或Toll樣受體3和4的配體(TLR3和TLR4)，都能抑制凋亡抑制因子(IAP)蛋白优质，第二線粒體來源的胱氨酸酶活化劑(second mitochondria-derived activator of caspase,SMAC)模擬化合物或病原體誘導(dǎo)的TAK1激酶抑制可以促進(jìn)激酶受體相互作用蛋白1(RIP1)依賴的胞質(zhì)caspase 8激活復(fù)合物(復(fù)合物IIb/壞死性凋亡小體(Ripoptosome))的組裝竣贪。活性caspase 8通過活化效應(yīng)性caspase巩螃，如caspase 3來驅(qū)動細(xì)胞凋亡演怎，但也切割gasdermin D(GSDMD)以產(chǎn)生活性N-末端片段”芊Γ活性GSDMD可以誘導(dǎo)孔形成爷耀，但僅局限在天冬氨酸D87(小鼠D88)處受到caspase 3依賴的切割，從而產(chǎn)生GSDMD的非活性p20/p10片段拍皮。然而歹叮，caspase 3也可以切割和激活GSDME跑杭，從而在GSDME高表達(dá)的細(xì)胞中將細(xì)胞凋亡轉(zhuǎn)化為焦化。GSDME誘導(dǎo)的焦亡不同于繼發(fā)性壞死盗胀，繼發(fā)性壞死以GSDMD/GSDME非依賴性方式進(jìn)行艘蹋。

FADD, Fas associated via death domain; SMAC, second mitochondrial- derived activator of caspases; TNFR1, tumour necrosis factor receptor 1; TRAM, TRIF- related adaptor molecule; TRIF, TIR domain-containing adapter- inducing IFNβ.

gasdermin的孔形成機(jī)制

焦亡的特征在于由gasdermin孔形成锄贼，進(jìn)而引起的細(xì)胞膜破裂票灰。體外結(jié)合試驗表明，gasdermin N末端可以直接與膜脂相互作用宅荤。有研究報道屑迂，GSDMD NT優(yōu)先靶向作用于酸性磷脂，例如磷脂酰肌醇和心磷脂冯键，但也可以弱結(jié)合到磷脂酸和磷脂酰絲氨酸上惹盼。 其它的gasdermins例如GSDME，GSDMA和鼠源GSDMA3的N末端結(jié)構(gòu)域表現(xiàn)出類似的脂質(zhì)結(jié)合特性惫确，這表明整個gasdermin家族具有共同的膜靶向機(jī)制手报。磷脂酰肌醇僅存在于細(xì)胞膜的細(xì)胞質(zhì)小葉中。與此一致的是改化，N末端gasdermin(GSDM NT)結(jié)構(gòu)域只能誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)的焦亡掩蛤，在細(xì)胞外添加活化的gasdermin并不會造成細(xì)胞的膜裂解。心磷脂具有類似于磷酸肌醇的帶負(fù)電荷的頭部結(jié)構(gòu)陈肛，它們存在于真核生物和細(xì)菌的線粒體內(nèi)膜中揍鸟。在大腸桿菌中表達(dá)GSDM NT結(jié)構(gòu)域會表現(xiàn)出嚴(yán)重的毒性，重組GSDM NT蛋白可以裂解巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)的原生質(zhì)體句旱。已經(jīng)有研究表明阳藻，GSDMA3 NT和GSDMD NT單獨或當(dāng)不受分子內(nèi)抑制時可以破壞線粒體，并且當(dāng)細(xì)菌暴露于重組的GSDMD NT時谈撒，細(xì)菌的生成會受到抑制腥泥，不過還有待進(jìn)一步的研究才能確定gasdermin的成孔結(jié)構(gòu)域是如何進(jìn)入內(nèi)膜的。除了磷脂能夠與GSDM NT結(jié)構(gòu)域發(fā)生強烈的相互作用外啃匿，至于其它的膜脂結(jié)構(gòu)蛔外，即使它們沒有表現(xiàn)出與GSDM NT的特異性和強烈的結(jié)合，也有GSDM NT結(jié)構(gòu)域通過影響膜的物理特性來發(fā)揮作用立宜。例如冒萄，鞘磷脂的存在可以極大地促進(jìn)GSDMD NT與脂質(zhì)體的結(jié)合，而將膽固醇包在脂膜中則顯著降低了與GSDMD NT的結(jié)合橙数。雖然對于大多數(shù)gasdermins來說尊流，只能用游離的GSDM NT結(jié)構(gòu)域觀察到脂質(zhì)結(jié)合，但全長GSDMB則表現(xiàn)出與單獨的GSDMB NT結(jié)構(gòu)域類似的脂質(zhì)結(jié)合能力灯帮，這表明GSDMB CT結(jié)構(gòu)域不妨礙GSDMB的脂質(zhì)結(jié)合功能崖技。 除了磷酸肌醇結(jié)合外逻住，GSDMB還與硫脂能特異結(jié)合，但這種結(jié)合的生理相關(guān)性仍有待確定迎献。

考慮到所有GSDM NT結(jié)構(gòu)域之間序列的高度相似性瞎访，因此可以推測出大多數(shù)（有可能不是全部）gasdermins使用類似的機(jī)制在膜中形成孔(Fig. 4)。全長GSDMA3的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)和最近鑒定的從重組脂質(zhì)體(liposomes)中提取的GSDMA3 NT孔洞的低溫電鏡結(jié)構(gòu)提供了一個很好的模板吁恍，讓人們詳細(xì)地來理解gasdermin形成的孔洞扒秸。在GSDMA3晶體結(jié)構(gòu)中，GSDMA3 NT結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出延伸的扭曲β片狀結(jié)構(gòu)冀瓦，兩側(cè)有幾個螺旋伴奥，這代表了一種在已知的成孔蛋白中未發(fā)現(xiàn)的新的球狀折疊。

從β片的一端延伸出一個長環(huán)翼闽，連接到緊密并列在GSDM NT結(jié)構(gòu)域一側(cè)的螺旋GSDM CT結(jié)構(gòu)域拾徙。在GSDM NT結(jié)構(gòu)域內(nèi)，螺旋α1和位于β片層結(jié)構(gòu)凹側(cè)的短β發(fā)夾與GSDM CT結(jié)構(gòu)域具有密切的相互作用感局。在β片層的另一端尼啡，由兩個柔性環(huán)持有的短螺旋從球狀褶皺中突出，它們與GSDM CT結(jié)構(gòu)域的另一部分相互作用(Fig. 4)询微。兩個結(jié)構(gòu)域間的相互作用將全長GSDMA3鎖定到自抑制狀態(tài)崖瞭。當(dāng)自抑制被破壞時，GSDM CT結(jié)構(gòu)域從凹面釋放拓提，解除對GSDM NT的抑制读恃，而GSDM NT結(jié)構(gòu)域則以形成膜孔。

與自抑制狀態(tài)相比代态，孔內(nèi)的GSDMA4 NT結(jié)構(gòu)顯示出構(gòu)象發(fā)生了強烈的變化寺惫，這種變化主要存在于兩個結(jié)構(gòu)元件中。在自抑制結(jié)構(gòu)中與GSDM CT結(jié)構(gòu)域接觸的短螺旋連同其側(cè)翼環(huán)一起重新折疊成兩條β鏈蹦疑，形成一個β發(fā)夾西雀。在鄰近區(qū)域，另一條β鏈及其側(cè)翼環(huán)也重新折疊成β鏈歉摧，并形成一個額外的β發(fā)夾艇肴。四個新形成的β鏈各自與核心β片層結(jié)構(gòu)中的現(xiàn)有β鏈合并。兩個反向平等的β發(fā)夾形成了一個長的四鏈雙親性β片層結(jié)構(gòu)叁温，這個結(jié)構(gòu)從gasdermin N末端結(jié)構(gòu)域的核心球狀折疊延伸中伸出去再悼。

這些構(gòu)象變化會產(chǎn)生三個寡聚界面，驅(qū)動GSDM NT結(jié)構(gòu)域形成環(huán)狀孔結(jié)構(gòu)膝但，并伴隨著兩親性β片層結(jié)構(gòu)綁定在一起冲九，組裝成一個插入膜中的β桶結(jié)構(gòu)。β桶或寡聚界面上的突變跟束，例如GSDMD中的E15K和L192D突變會嚴(yán)重操作GSDM NT結(jié)構(gòu)域的成孔活性莺奸。每個GSDMA3孔包含大約26-28個GSDM NT原聚體(promoters)丑孩，不過多數(shù)都是27倍原聚體(Fig. 4)。GSDMA3孔的內(nèi)徑約為18 nm灭贷，外徑約為28nm温学。GSDMD孔的并不均一，它們的內(nèi)徑在10到20 nm之間甚疟，這表明由不同GSDM NT結(jié)構(gòu)域形成的孔中存在著環(huán)境依賴的化學(xué)計量仗岖。GSDMD孔的尺寸足夠大，這樣在經(jīng)典炎癥小體中活化過程中生成的成熟的IL-1β就能流出來古拴。

導(dǎo)致孔形成的構(gòu)象變化是由GSDM NT結(jié)構(gòu)域與膜磷脂的結(jié)合觸發(fā)的箩帚。在GSDMA3孔的低溫電子顯微鏡結(jié)構(gòu)中觀察到了可能的脂質(zhì)結(jié)合位點。在螺旋α1和插入膜的β片層之間的根部和帶正電荷的口袋中電子密集黄痪，心磷脂的頭部基團(tuán)中也有類似的電子密度，也被用于重建GSDMA3孔盔然。該口袋的表面被自抑制GSDMA3結(jié)構(gòu)中的GSDM CT域完全掩蔽桅打。由于結(jié)構(gòu)域間切割不能解鎖自抑制相互作用(GSDMD和GSDME)，因此仍有待研究帶電的磷脂頭如何能夠進(jìn)入完全掩埋的口袋從而觸發(fā)隨后的構(gòu)象變化愈案⊥ξ玻或者說，在GSDM NT結(jié)構(gòu)域中可能存在另一個脂質(zhì)結(jié)合位點站绪，該位點具有與膜中磷脂完全結(jié)合的啟動作用遭铺。在GSDMA3孔中觀察到的結(jié)構(gòu)變化使人想起膜攻擊復(fù)合體穿孔素樣/膽固醇依賴性細(xì)胞溶解素(MACPF/CDC)家族中所觀察到的結(jié)構(gòu)變化，盡管兩種類型的孔形成蛋白的總體結(jié)構(gòu)非常不同恢准。對于MACPF/CDC家族來說魂挂，單體成孔結(jié)構(gòu)域在隨后的構(gòu)象變化之前寡聚成可溶性的前孔結(jié)構(gòu)(pre-pore)，從而介導(dǎo)膜插入和成熟孔的形成馁筐。利用高分辨率原子力顯微鏡涂召，最近的一項研究分析了GSDMD孔隙形成的動態(tài)過程，研究發(fā)現(xiàn)GSDMD NT單體嵌入脂細(xì)胞膜并組裝成弧形或狹縫狀中間寡聚物敏沉，然后生長為環(huán)狀跨膜孔(Fig. 4)果正。該過程是連續(xù)的，并且不涉及前孔結(jié)構(gòu)的過渡階段盟迟，這不同于MACPF/CDC家族的特征秋泳。

Fig.4：gasdermin膜的插入和孔形成機(jī)制

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Fig. 4 gasdermin膜插入和孔形成的機(jī)制。N-末端gasdermin(GSDM NT)和C-末端gasdermin(GSDM CT)結(jié)構(gòu)域之間的相互作用使蛋白質(zhì)保持在自抑制狀態(tài)攒菠。在GSDMNT結(jié)構(gòu)域內(nèi)迫皱，螺旋α1和位于β片層結(jié)構(gòu)凹側(cè)的短β-發(fā)夾與GSDM CT結(jié)構(gòu)域產(chǎn)生緊密的相互作用。此外要尔，從β片層的一端延伸出一個長環(huán)路與GSDM CT連接舍杜。一旦自身抑制被破壞新娜，通過哺乳動物caspase 1，小鼠caspase 11或人caspase 4/5和GSDME切割gasdermin D(GSDMD)的機(jī)制既绩，GSDM CT從凹面釋放概龄，從而釋放GSDM NT，后者用于膜插入和孔形成饲握。膜靶向需要具有帶負(fù)電荷頭部基團(tuán)的磷脂私杜，就如在細(xì)胞膜的內(nèi)葉上發(fā)現(xiàn)的那樣。與自抑制狀態(tài)相比救欧，GSDM NT的孔構(gòu)象顯示出劇烈的構(gòu)象變化衰粹，這涉及到新的β鏈與扭曲的β片層結(jié)構(gòu)合并的重新折疊。這些變化還會產(chǎn)生新的寡聚界面笆怠，驅(qū)動跨膜的β桶铝耻，即GSDM NT孔的組裝。從結(jié)構(gòu)角度來看蹬刷，gasdermin可以在沒有結(jié)構(gòu)域間切割的情況下通過破壞分子內(nèi)抑制的機(jī)制來活化瓢捉。

gasdermin孔形成后的結(jié)果

在細(xì)胞膜上形成的gasdermin孔通常會導(dǎo)致由于孔誘導(dǎo)的膜裂解而導(dǎo)致的細(xì)胞壞死“斐桑考慮到不同的信號和細(xì)胞環(huán)境泡态，不同細(xì)胞或不同細(xì)胞群體的gasdermin孔的數(shù)量和大小可能不同，這就導(dǎo)致了不同的細(xì)胞死亡依賴或細(xì)胞死亡無關(guān)的細(xì)胞效應(yīng)迂卢。

亞溶解孔形成

雖然在實驗體系中某弦，gasdermin孔最終會導(dǎo)致焦亡，但是細(xì)胞裂解并非總是這些孔的主要功能而克。到目前為止靶壮，這種“非依賴裂解”的功能僅在GSDMD孔方面提到，不過其它gasdermin家族的成員也有可能有類似的機(jī)制拍摇。例如亮钦，研究表明，GSDMD孔的形成可能由于細(xì)胞類型充活，GSDMD表達(dá)水平蜂莉，活化和時間以及對抗機(jī)制的效率而有所不同。例如在小鼠巨噬細(xì)胞中混卵，用細(xì)菌肽聚糖的N-乙酰氨基葡萄糖片段或OxPAPC能誘導(dǎo)NLRP3炎性小體的活化映穗，即在沒有出現(xiàn)細(xì)胞裂解的情況下，還是會出現(xiàn)GSDMD依賴的活細(xì)胞中IL-1β的釋放幕随。類似的蚁滋，在炎性小體活化時，LPS能誘導(dǎo)人單核細(xì)胞釋放IL-1，以及誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞非裂解形式(lysis-independent)的IL-1釋放辕录。這些研究表明不僅表明了會出現(xiàn)亞裂解形式的GSDMD孔的形成睦霎，并且亞裂解形式的GSDMD孔也許是一種直接的，非常規(guī)形式的釋放的IL-1β和IL-18的釋放途徑走诞，從而可以使在細(xì)胞不發(fā)生裂解時能釋放這兩種細(xì)胞因子副女。

gasdermin孔的這種非溶解依賴的功能或許也有可能釋放其它蛋白質(zhì)或參與信號通路的調(diào)控。GSDMD相對較大尺寸的孔可以直接釋放IL-1β和IL-18（這些細(xì)胞因子的分子直徑約為5nm）以及其它小的胞質(zhì)蛋白蚣旱，例如小GTP酶碑幅，半乳糖凝集素或半胱氨酸內(nèi)肽酶抑制劑cystatins。此外塞绿，由于gasdermin孔是大的沟涨、非選擇性的膜通道，由gasdermin孔引起的離子流出甚至在細(xì)胞死亡之前就可以對細(xì)胞信號通路產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響异吻。例如裹赴，由GSDMD孔引起的鉀流出在LPS誘導(dǎo)的非典型炎癥途徑活化后觸發(fā)NLRP3的活化。由于鉀驅(qū)動的NLRP3活化是一種細(xì)胞內(nèi)在機(jī)制涧黄，因此鉀外流和NLRP3活化必定在細(xì)胞經(jīng)歷GSDMD驅(qū)動的焦亡之前發(fā)生篮昧。類似地，有人提出笋妥，在嗜肺軍團(tuán)菌以亞裂解形式活化AIM2炎性小體后，GSDMD依賴的鉀流出活化NLRP3窄潭，并且鉀流出損害IFN-I應(yīng)答春宣，而與最終細(xì)胞的死亡無關(guān)。

那么嫉你，細(xì)胞是如何調(diào)節(jié)gasdermin的活化或孔形成的水平月帝，以及膜上孔形成的過程是可逆的么？干擾素調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子IRF2能強烈上調(diào)GSDMD的表達(dá)幽污，這可能使處于休眠狀態(tài)的細(xì)胞保持低水平的GSDMD嚷辅，從而避免細(xì)胞死亡。此外距误，不同細(xì)胞類型和活化觸發(fā)器之間的caspase的活性有很大差異簸搞，這也可能是導(dǎo)致亞裂解型GSDMD活化的條件。此外准潭，對成孔毒素或機(jī)械或激光誘導(dǎo)的膜損傷的研究表明趁俊，細(xì)胞膜損傷不是一個最終事件，并確定了幾種類型的膜修復(fù)機(jī)制刑然，它們可以在幾秒鐘或幾分鐘內(nèi)恢復(fù)膜的完整性寺擂。參與修復(fù)機(jī)制的一些蛋白被招募到細(xì)胞膜上，從而對Ca2+通過GSDMD孔的內(nèi)流產(chǎn)生應(yīng)答，并促進(jìn)含有受損膜的囊泡的出芽以及釋放怔软。在中性粒細(xì)胞或亞裂解型炎性小體活化過程中垦细，ESCRT或其它的膜修復(fù)系統(tǒng)是否活躍還需要進(jìn)一步的證明。

需要注意的是挡逼，ESCRT或其它膜出芽機(jī)制釋放的囊泡可能代表了非常規(guī)的蛋白質(zhì)分泌的替代途徑括改。在早期關(guān)于炎性小體活化的研究發(fā)現(xiàn)，在炎性小體活化后不久挚瘟，外泌體脫落增加叹谁，并且可以在炎性小體活化的細(xì)胞外泌體中發(fā)現(xiàn)成熟的IL-1β。最近的研究還發(fā)現(xiàn)乘盖，類似的外泌體形成與外泌體介導(dǎo)的IL-1β的釋放依賴于GSDMD焰檩。這些囊泡是否能以非特異性的試釋放胞質(zhì)蛋白或IL-1β和其它蛋白質(zhì)是否優(yōu)先包裝到這些囊泡中還有待進(jìn)一步的研究《┛颍總體而言析苫，根據(jù)GSDMD的活化水平，gasdermin孔作為非常規(guī)蛋白分泌的主要調(diào)節(jié)器穿扳，通過直接膜轉(zhuǎn)位(孔功能)衩侥、囊泡釋放(誘導(dǎo)膜修復(fù))或通過膜裂解的被動釋放(焦亡)來促進(jìn)無導(dǎo)(leaderless)蛋白的釋放。

焦亡型細(xì)胞死亡

在大多數(shù)情況下矛物，GSDMD加工水平和GSDMD孔形成的增加最終將克服調(diào)節(jié)機(jī)制并誘導(dǎo)細(xì)胞死亡茫死。這種由炎癥caspase的活化控制的特定類型的導(dǎo)致細(xì)胞壞死的開啟類型最初被稱為焦亡；然而履羞，由于所有的GSDM NT結(jié)構(gòu)域都可以在沒有caspase活化的情況下誘導(dǎo)焦亡峦萎，因此術(shù)語“焦亡”已經(jīng)被重新定義為一種以gasdermin依賴型的細(xì)胞死亡形式(Box 2)。在細(xì)胞培養(yǎng)中忆首，焦亡細(xì)胞的特征是廣泛的胞膜空泡化爱榔，隨后膜膨脹，最終膜完整性喪失糙及，這可能是由于滲透溶解導(dǎo)致的详幽。導(dǎo)致細(xì)胞裂解的精確事件尚不完全清楚，可能gasdermin在細(xì)胞器膜浸锨，例如線粒體或核膜上形成了孔唇聘，這一事件有助于誘導(dǎo)細(xì)胞死亡以及導(dǎo)致焦亡細(xì)胞發(fā)生形態(tài)學(xué)上的改變。例如揣钦，GSDMD NT與心臟脂質(zhì)結(jié)合雳灾，并被發(fā)現(xiàn)它線粒體膜為靶點，并且能增強活性氧的生成冯凹。GSDMA3 NT也能夠損傷線粒體并誘導(dǎo)線粒體自噬谎亩。在中性粒細(xì)胞中炒嘲，GSDMD已被證明能與核膜結(jié)合并破壞它，從而在NETosis期間促進(jìn)DNA的分泌匈庭。因此夫凸，即使在高效的細(xì)胞膜修復(fù)的條件下，影響細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的gasdermin孔仍可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡阱持。

體內(nèi)的焦亡型細(xì)胞死亡證據(jù)源于對于自身炎癥冷卟啉相關(guān)周期性綜合征(CAPS)患者的研究夭拌，研究發(fā)現(xiàn)，在患者的炎癥爆發(fā)時衷咽，能在患者的血液中系統(tǒng)地檢測到炎癥寡聚體鸽扁，這表明潛在的細(xì)胞焦亡伴隨著活化的炎癥小體。從冷卟啉相關(guān)周期性綜合征患者體內(nèi)分離單核細(xì)胞镶骗，使用炎癥小體激動劑來刺激該細(xì)胞桶现，就能發(fā)現(xiàn)一小部分細(xì)胞表現(xiàn)出炎癥小體標(biāo)記物的陽性結(jié)果，這說明鼎姊，并非所有的單核細(xì)胞都會出現(xiàn)焦亡骡和。由GSDMD驅(qū)動的焦亡也被證明能夠影響冷卟啉相關(guān)周期性綜合征的小鼠模型的疾病嚴(yán)重程度。至于焦亡在體內(nèi)參與疾病以及宿主防御的功能方面相寇，還需要更多的研究慰于。

焦亡通常指的是一種炎癥形式的細(xì)胞死亡，發(fā)生焦亡的細(xì)胞釋放出大量的分子唤衫，這些分子能發(fā)生“找我”的信號婆赠，并且呈遞“吃我“的信號，例如磷脂酰絲氨酸佳励。因此页藻，可以推斷，通過胞吐(efferocytosis)作用可以有效地除去焦亡細(xì)胞的殘留物植兰。然而，焦亡形式的細(xì)胞死亡與壞死形式的細(xì)胞死亡不同璃吧，在多數(shù)情況下楣导，焦亡是由炎癥caspases引發(fā)的，因此焦亡的過程伴隨著IL-1β和其它IL-1家族成員的釋放畜挨。這些細(xì)胞因子的釋放有可能是導(dǎo)致GSDMD依賴性的焦亡表型筒繁，并使其與壞死區(qū)分開來。但是巴元，現(xiàn)在不能排除焦亡的細(xì)胞也能釋放其它獨特的危險信號分子毡咏，這些信號分子是在細(xì)胞器破裂或caspase活性的過程產(chǎn)生的。一些研究已經(jīng)鑒定了與焦亡相關(guān)的分泌組(secretome)逮刨，鑒定了在caspase 1活化和細(xì)胞膜通透人時時釋放的900多個蛋白質(zhì)呕缭。然而，目前還沒有系統(tǒng)的研究將焦亡的分泌組和免疫學(xué)結(jié)果與其他類型的細(xì)胞死亡進(jìn)行比較』肿埽總之迎罗，現(xiàn)在可以假設(shè)焦亡能導(dǎo)致不同的免疫學(xué)結(jié)果，導(dǎo)致低水平或高水平的炎癥反應(yīng)(Fig. 5)片仿，并且這種炎癥應(yīng)答將取決于活化的gasdermin的類型纹安，活化的機(jī)制(蛋白酶驅(qū)動或其他驅(qū)動)，執(zhí)行焦亡的細(xì)胞環(huán)境和細(xì)胞類型砂豌，以及gasdermin損傷介導(dǎo)的膜修復(fù)效率厢岂。

Fig.5：gasdermin孔形成以及焦亡的免疫學(xué)結(jié)果

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Fig. 5 gasdermin孔隙形成和焦亡的免疫學(xué)結(jié)果。焦亡細(xì)胞釋放大量細(xì)胞內(nèi)分子阳距，這些分子可以通過充當(dāng)警報器和“找到我”信號來活化免疫系統(tǒng)塔粒。
A. 如果gasdermin孔被修改并終止了gasdermin活化信號，那么細(xì)胞內(nèi)容物的釋放可能是短暫的娄涩，并且僅限于能夠穿過gsdermin孔的小分子(損傷相關(guān)的分子模式(DAMP))窗怒。
B. 在病原體或激活NF-κB的損傷相關(guān)信號存在的情況下，核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域蓄拣、富含亮氨酸重復(fù)和含Pyrin結(jié)構(gòu)域的3(NLRP3)炎癥小體就會活化焦亡扬虚，并與caspase 1的活化和促炎細(xì)胞因子(IL-1β，IL-18)的釋放以及穿過gasdermin毛孔的小細(xì)胞內(nèi)蛋白(DAMP)有關(guān)球恤。在這種情況下辜昵，如果沒有修復(fù)細(xì)胞膜上的gasdermin孔，則隨著促炎細(xì)胞因子釋放的激增咽斧，以及大量細(xì)胞內(nèi)成分(如炎癥小體寡聚體)的釋放堪置，最終會以導(dǎo)致促炎性焦亡。因此张惹，焦亡最有可能導(dǎo)致不同的免疫學(xué)結(jié)果舀锨，導(dǎo)致低水平或高水平的炎癥反應(yīng)。

GSDMD, gasdermin D; PAMP, pathogen- associated molecular pattern.

Box 2：焦亡：一種由gasdermin誘導(dǎo)的壞死型細(xì)胞死亡

焦亡這個術(shù)語最初是根據(jù)其形態(tài)學(xué)特征和對caspase 1的嚴(yán)格而特異性的要求而定義的宛逗，它被定義為“caspase 1依賴性壞死”坎匿。焦亡這個詞的英文是pyroptosis，它最初來源于希臘語雷激，其中pyro的意思是“火”或者“發(fā)熱”替蔬，ptosis的意思是“落”（注：這里的“落”可以理解為樹葉落下這個動作，跟凋亡的英語apoptosis中的后綴ptosis一樣）屎暇，這兩個部分構(gòu)成了pyroptosis承桥，意思是強調(diào)這種細(xì)胞死亡形式的特征是伴隨著促炎發(fā)生以及成熟的IL-1β和IL-18的釋放。隨后在2002年鑒定了炎癥小體復(fù)合物根悼，以及在2011年發(fā)現(xiàn)了非典型炎癥小體通路凶异，焦亡又被重新定義為炎癥小體依賴性細(xì)胞死亡以及炎性小體的效應(yīng)機(jī)制蜀撑。然而，現(xiàn)在的研究也明確發(fā)現(xiàn)唠帝，焦亡并不一定伴隨著成熟的IL-1β和IL-18的釋放屯掖，因為即使在沒有caspase 1的情況下，小鼠caspase 11和人caspase 4誘導(dǎo)的具有所有特征的形態(tài)學(xué)特征也會誘發(fā)焦亡襟衰。這一點通過鑒定GSDMD作為焦亡的唯一執(zhí)行者而進(jìn)一步得確認(rèn)贴铜。并且實驗表明，GSDMD或其他gasdermins的N-末端結(jié)構(gòu)域的表達(dá)足以誘導(dǎo)焦亡瀑晒，而不需要caspase的活化绍坝。

更多的報道已經(jīng)開始從炎癥caspase和炎性小體中研究焦亡和gasdermin活化。例如苔悦，研究表明轩褐，中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶和caspase 8可以切割和激活GSDMD以導(dǎo)致細(xì)胞死亡，并且caspase 3加工GSDME也可以導(dǎo)致焦亡型細(xì)胞死亡玖详。由于在所有情況下把介，細(xì)胞死亡在形態(tài)上類似于焦亡，并且依賴于gasdermin家族成員的活化蟋座，因此似乎很明顯拗踢，焦亡這個術(shù)語需要重新定義。因此向臀，我們建議將“焦亡”定義為“gasdermin誘導(dǎo)的壞死型細(xì)胞死亡”巢墅，并將此術(shù)語應(yīng)用于所有可通過誘導(dǎo)膜通透化而導(dǎo)致細(xì)胞死亡的gasdermin家族成員。我們建議可以將這個術(shù)語獨立地使用于涉及了gasdermin激活的實際機(jī)制和它發(fā)生的細(xì)胞類型中(We also suggest to use this term independently of the actual mechanism of gasdermin activation and the cell type in which it occurs.)券膀。我們承認(rèn)上游信號事件或受影響的細(xì)胞類型可以改變焦亡刺激炎癥或免疫反應(yīng)的能力（由caspase 1引起的焦亡涉及成熟的IL-1β的釋放君纫，而GSDME依賴的焦亡可能不會），這與活化機(jī)制有關(guān)芹彬，與作為細(xì)胞死亡執(zhí)行者的gasdermins的功能無關(guān)蓄髓。

gasdermins在疾病方面的作用

在不同的病理生理條件下，gasdermin家族發(fā)揮著重要的舒帮，以及各種功能的焦亡作用双吆，因此gasdermin家族可能在機(jī)體的健康和疾病中發(fā)揮了重要作用。事實上会前，事實上，第一個gasdermin基因就是因為其在小鼠皮膚病中的作用才被克隆出來的匾竿。隨著2015年首次發(fā)生gasdermin在焦亡和炎癥小體活化中的作用瓦宜，現(xiàn)在已經(jīng)涌現(xiàn)了很多研究gasdermin活化與各種疾病關(guān)系的文獻(xiàn)。

gasdermin A

GSDMA的在胃腸道和皮膚中高表達(dá)岭妖，但在原發(fā)性胃癌和胃癌細(xì)胞系中不表達(dá)临庇。早期的研究表明反璃，恢復(fù)人胃癌細(xì)胞系中的GSDMA表達(dá)可以增加其對轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)誘導(dǎo)的凋亡的敏感性。然而假夺，GSDMA在癌細(xì)胞中的促死亡活性是否需要切割以及GSDMA在健康胃上皮細(xì)胞中的生理功能尚不清楚淮蜈。如上所述，GSDMA3 NT在培養(yǎng)的細(xì)胞中的表達(dá)后已卷，它會通過細(xì)胞膜通透化(permeabilization)來誘導(dǎo)細(xì)胞死亡梧田。有趣的是，在這一過程中侧蘸，還存在LC3-II的上調(diào)裁眯，這是自噬途徑的標(biāo)記，這表明GSDMA3誘導(dǎo)的自噬可能與自噬成分的活化同時發(fā)生讳癌，但其潛在機(jī)制以及GSDMA3 NT誘導(dǎo)自噬的生理相關(guān)性仍有待確定穿稳。GSDMA3 NT誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡可以通過共表達(dá)GSDMA3 CT而被抑制，這一現(xiàn)象類似于該結(jié)構(gòu)域在其他gasdermins中發(fā)現(xiàn)的抑制功能晌坤。Gsdma3的不同突變體與皮膚相關(guān)表型相關(guān)逢艘，其中就包括角質(zhì)形成和脫發(fā)。然而骤菠，Gsdma3-/-小鼠沒有表現(xiàn)出明顯的皮膚發(fā)育異常它改，這表明這些突變賦予了突變體蛋白新的功能。皮膚中Gsdma3的生理功能似乎與毛發(fā)的發(fā)育有關(guān)娩怎。Gsdma3中的功能獲得突變(gain-of-function)被發(fā)現(xiàn)能破壞GSDMA3的自身抑制搔课，從而使GSDMA3 NT結(jié)構(gòu)域誘導(dǎo)焦亡。在過表達(dá)GSDMA3 NT的細(xì)胞中能觀察到線粒體活性的下降截亦。然而爬泥，目前尚不清楚GSDMA3 NT和/或GSDMA3的功能獲得突變是否可以直接靶向作用于線粒體膜并形成孔，從而導(dǎo)致線粒體衰竭并促進(jìn)線粒體自噬和焦亡崩瓤。

gasdermin B

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)GSDMB與腫瘤進(jìn)展有關(guān)袍啡，其在胃癌、宮頸癌和乳腺癌以及肝癌中的表達(dá)上升却桶。在人類表皮生長因子受體2(HER2境输；也稱為ERBB2)陽性的乳腺癌患者中，腫瘤細(xì)胞中GSDMB基因表達(dá)增加與預(yù)后不良颖系、生存率降低和轉(zhuǎn)移增加有關(guān)嗅剖，也與HER2靶向治療的不良治療反應(yīng)有關(guān)；同時嘁扼，GSDMB被發(fā)現(xiàn)與ERBB2有共表達(dá)信粮。GSDMB在人類中有幾種剪接體，GSDMB異構(gòu)體2(isoform)與乳腺癌細(xì)胞中的促瘤性(pro-tumorigenic)和促轉(zhuǎn)移性表型(pro-metastatic)密切相關(guān)趁啸。目前尚不清楚GSDMB如何促進(jìn)癌細(xì)胞存活的强缘，因為GSDMB NT在培養(yǎng)的細(xì)胞中過度表達(dá)時能夠誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡督惰。

不同的全基因組關(guān)聯(lián)研究也揭示了某些GSDMB單核苷酸多態(tài)性與疾病易感性增加之間存在著相關(guān)性，如哮喘旅掂、克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis)赏胚。全長GSDMB和GSDMB NT結(jié)構(gòu)域都可以與磷脂酰肌醇和巰基糖脂硫脂結(jié)合。事實上商虐，GSDMB也被認(rèn)為在硫脂的細(xì)胞運輸方面發(fā)揮作用觉阅，研究表明GSDMB CT內(nèi)的單核苷酸多態(tài)性可以導(dǎo)致GSDMB結(jié)構(gòu)的改變，從而影響細(xì)胞內(nèi)的硫脂水平称龙。他研究發(fā)現(xiàn)留拾，GSDMB的剪接異構(gòu)體(splice variant)與哮喘風(fēng)險較低有關(guān)。這個異構(gòu)體缺少編碼caspase 1裂解位點的外顯子鲫尊，因此影響GSDMB誘導(dǎo)氣道上皮細(xì)胞的焦亡能力痴柔。要充分了解GSDMB在癌癥樱溉、感染和自身免疫性疾病中的作用還需要進(jìn)一步的深入研究叁丧。

gasdermin C

GSDMC最初被發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞中高表達(dá)，因此最初被命名為黑素瘤衍生亮氨酸拉鏈額外核因子(MLZE)锯茄。最近有報道稱搔驼，GSDMC敲除后能降低結(jié)直腸癌細(xì)胞系的增殖谈火，這為GSDMC的促腫瘤作用提供了進(jìn)一步的證據(jù)。然而舌涨，另一項研究表明糯耍，GSDMC在許多食管鱗狀細(xì)胞癌中的表達(dá)受到抑制，這表明它可能是腫瘤抑制基因囊嘉。因此温技，到目前為止還沒有關(guān)于GSDMC是否促進(jìn)或抑制癌癥發(fā)展，以及這一功能是否需要其N-末端成孔結(jié)構(gòu)域活化的研究報道扭粱。

gasdermin D

體外研究表明舵鳞，GSDMD是非典型炎癥途徑下游細(xì)胞死亡的唯一執(zhí)行者。然而琢蛤，值得注意的是蜓堕，由于存在ASC焦點刺激的備用細(xì)胞死亡程序或更混雜有caspase 1的蛋白水解活性，因此GSDMD的缺失并不能完全消除經(jīng)典炎癥小體活化后的細(xì)胞死亡博其。在活體實驗方面套才，研究表明Gsdmd-/-小鼠與Casp11-/-小鼠一樣，對LPS誘導(dǎo)的致死性具有類似的保護(hù)作用慕淡。此外霜旧，Casp11-/-和Gsdmd-/-小鼠腸沙門氏菌亞種(Salmonella enterica subsp)或腸血清鼠傷寒沙門氏菌(TyphimuriumΔSifa)和流產(chǎn)布魯氏菌(Brucella Abortus)的感染均表現(xiàn)出易感性增強，這兩類細(xì)菌都能活化非經(jīng)典炎癥小體通路。相比之下挂据，在感染新兇手弗朗西絲氏菌(Francisella novicida)方面，Gsdmd-/-小鼠比CASP1-/-或AIM2-/-小鼠抵抗力更強儿普。同樣崎逃，據(jù)報道，感染鼠傷寒沙門氏菌(S. Typhimurium)的gsdmd-/-小鼠的腹腔IL-1β水平高于casp1-/-casp11-/-小鼠眉孩。然而个绍，Gsdmd缺乏癥完全保護(hù)了攜帶有Pyrin家族性地中海熱(familial Mediterranean fever)相關(guān)的Mefv V276A等基因的小鼠免受自身炎癥疾病的發(fā)展，并且在表達(dá)有NLRP3的D301N功能獲得突變的小鼠中完全消除了所有新生兒期發(fā)病多系統(tǒng)炎性疾病(neonatal onse multisystem inflammatory disease,NOMID)相關(guān)的炎癥癥狀浪汪。因此巴柿，GSDMD可能在體內(nèi)發(fā)揮環(huán)境依賴性作用，并且在某些情況下死遭，Gsdmd-/-動物可能參與替代的細(xì)胞死亡途徑广恢，從而允許保護(hù)動物免受典型炎癥小體活化后的微生物攻擊。

gasdermin E

GSDME最初報道為與人類非綜合征性聽力損失相關(guān)的基因呀潭。所有已知的GSDME突變跳過了外顯子8钉迷，從而產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的截短蛋白。由于GSDME NT具有重組后活性和跳過外顯子8導(dǎo)致GSDME CT阻遏結(jié)構(gòu)域的破壞钠署，因此可以假設(shè)GSDME相關(guān)的聽力損失是由細(xì)胞死亡引起的糠聪。然而，由于GSDME在多個組織中表達(dá)谐鼎，目前尚不清楚為什么內(nèi)耳細(xì)胞在GSDME自動活化時優(yōu)先經(jīng)歷細(xì)胞死亡舰蟆。一種合理的解釋是，由于移碼突變狸棍，從而導(dǎo)致了編碼與聽力有關(guān)的某個蛋白的尾部出現(xiàn)了41個殘基的非自然序列身害，使得正常的蛋白被截短，而這個截短的蛋白對蛋白酶體的降低非常敏感隔缀；因此题造，該蛋白的剩余低水平僅足以損害聽覺系統(tǒng)』常或者說界赔，GSDME的不同表達(dá)水平和不同細(xì)胞類型中截短的突變體的降解途徑存在差異，這都有可能導(dǎo)致一些細(xì)胞對耳聾突變更具抵抗力牵触。

GSDME的生理活化機(jī)制可能涉及caspase 3的切割淮悼。激活caspase 3的化療藥物，如拓?fù)涮婵?topotecan)揽思、依托泊苷(etoposide)袜腥、順鉑(cisplatin)和CPT-11，隨后被證明可誘導(dǎo)那些高表達(dá)GSDME的細(xì)胞系的焦亡型死亡钉汗，而這些藥物則誘導(dǎo)GSDME陰性細(xì)胞的凋亡羹令。因此鲤屡，表達(dá)低水平GSDME的小鼠骨髓來源的巨噬細(xì)胞在誘導(dǎo)凋亡時不會經(jīng)歷GSDME依賴的焦亡，即使這一過程存在著GSDME的加工福侈。然而酒来，GSDME可能是化療治療中一些副作用出現(xiàn)的原因，因為與野生型小鼠相比肪凛，Gsdme-/-小鼠更能抵抗順鉑注射引起的組織損傷和體重減輕堰汉。因此，GSDME有可能以細(xì)胞類型特異性的方式將細(xì)胞凋亡轉(zhuǎn)化為細(xì)胞焦亡型死亡伟墙。

Pejvakin

PJVK突變也與人類和小鼠的聽力損傷有關(guān)翘鸭。與導(dǎo)致常染色體顯性聽力損失的GSDME突變不同，PJVK的所有已知突變都會造成常染色體隱性聽力損傷戳葵，這種受損是由于功能障礙的外毛細(xì)胞(outer hair cells)引發(fā)的就乓。有趣的是，研究表明Pjvk-/-小鼠表現(xiàn)出早發(fā)性進(jìn)行性聽力損失的聽覺表型譬淳，類似于攜帶PJVK突變的患者档址。這與所有其他gasdermin家族成員不同，在gasdermin家族中邻梆，敲除小鼠沒有顯示出肉眼可見的表型守伸，這表明PJVK的突變實際上導(dǎo)致了功能喪失型表型(loss-of-function)。雖然尚未證明PJVK NT結(jié)構(gòu)域在孔形成方面的功能浦妄，但其生理功能可能需要PJVK即使在沒有刺激的情況下也持續(xù)活躍尼摹，即形成孔。事實上剂娄，PJVK CT結(jié)構(gòu)域要短得多蠢涝，并且與其他gasdermin家族成員沒有明顯的同源性(參考Supplementary Figure 1)，因此PJVK CT結(jié)構(gòu)域可能無法充當(dāng)抑制性結(jié)構(gòu)域阅懦。有趣的是和二，有人提出PJVK定位于內(nèi)毛細(xì)胞中的過氧化物酶體的膜上，并且它能直接招募自噬蛋白LC3B來驅(qū)動在噪聲過度暴露時引起的氧化應(yīng)激之后耳胎，由自噬介導(dǎo)的受損過氧化物酶體(Pexophagy)的清除惯吕。PJVK驅(qū)動的pexophagy隨后就是過氧化物酶體的增殖，從而保護(hù)聽覺毛細(xì)胞免受氧化損傷怕午。事實上废登，Pjvk-/-小鼠表現(xiàn)出過氧化物酶體功能障礙和抗氧化防御受損的跡象，并且Pjvk-/-毛細(xì)胞中的過氧化物酶體在聽覺誘發(fā)后就顯示出結(jié)構(gòu)異常郁惜。有人認(rèn)為堡距，這有助于Pjvk-/-小鼠和攜帶有PJVK突變的人對聲音的異常易感性，從而導(dǎo)致進(jìn)行性聽力損失。

抑制gasdermins與治療

鑒于GSDMD在炎癥小體誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡和細(xì)胞因子釋放中的關(guān)鍵作用羽戒，針對gasdermin孔的抑制正在成為抗炎治療的新靶點缤沦。抑制焦亡作用的思路來自于對這種類型的細(xì)胞死亡的初次研究，研究表明細(xì)胞的裂解可以被滲透保護(hù)劑(osmoprotectant)或高濃度的甘氨酸(在毫摩爾范圍內(nèi))阻斷易稠。然而疚俱，這一策略并不阻止分子直接通過GSDMD孔隙(如攝取染料或IL-1β釋放)，因此不適合于靶向GSDMD的相關(guān)炎癥缩多。第一種被發(fā)現(xiàn)能夠阻止焦亡和IL-1β釋放的化合物是石榴多酚(Penicalagin)，這是一種在石榴中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜的抗氧化劑多酚养晋。石榴多酚能可逆地抑制細(xì)胞膜通透性和caspase 1活化后成熟的IL-1β和IL-18的釋放衬吆，在低微摩爾范圍內(nèi)具有半最大抑制濃度(IC50)，而不影響GSDMD NT的產(chǎn)生绳泉。石榴多酚不影響NLRP3或AIM2炎性小體活化逊抡，但能阻斷細(xì)胞膜的流動性，并可能干擾GSDMD NT正確地插入細(xì)胞膜零酪，阻止其寡聚化和/或孔的形成冒嫡。最近，一份報告表明四苇，石榴多酚影響NlrP1和NLRC4炎性小體的活化孝凌；然而，由于石榴多酚以干擾細(xì)胞膜流動性和外源顆粒和蛋白質(zhì)的攝取月腋，因此在刺激前應(yīng)用時蟀架，它也可能干擾細(xì)菌性炎癥小體活化劑(如鞭毛蛋白或炭疽致死因子)向細(xì)胞的傳遞。因此榆骚，需要進(jìn)一步的研究來了解石榴多酚的作用機(jī)制及其對GSDMD的潛在特異性片拍。體外實驗表明，經(jīng)石榴多酚清洗后妓肢，可以觀察到快速的細(xì)胞溶解捌省，這種溶解可以被鑭系元素(La3+和Gd3+)所阻斷。這些金屬化學(xué)元素也被發(fā)現(xiàn)能抑制巨噬細(xì)胞中在焦亡前細(xì)胞膜孔的形成碉钠。然而纲缓，鑭系元素是否影響細(xì)胞膜上的GSDMD NT寡聚化尚不清楚，因為它們不能阻斷IL-1β釋放放钦。

最近報道了幾種化合物能直接靶向GSDMD色徘。例如，necrosulfonamide(NSA)是一種先前已知的半胱氨酸反應(yīng)性藥物操禀，此化合物能夠抑制壞死性凋亡(necroptosis)中人混合系列蛋白激酶樣結(jié)構(gòu)域(MLKL,mixed-lineage kinase domain-like pseudo- kinase)褂策，它也能抑制人源和鼠源細(xì)胞的焦亡。NSA與GSDMD結(jié)合并抑制細(xì)胞膜上的GSDMD NT的寡聚化，但不影響Toll樣受體信號傳導(dǎo)斤寂、炎癥小體的活化耿焊、GSDMD的裂解或細(xì)胞因子的成熟。在低微摩爾范圍內(nèi)遍搞，NSA能阻斷炎癥小體活化時的細(xì)胞膜通透性和IL-1β釋放罗侯，并保護(hù)小鼠免受內(nèi)毒素誘導(dǎo)的小鼠感染。從機(jī)制上講溪猿，NSA能共價修飾GSDMD的Cys191钩杰，這是孔形成所必需的殘基。有趣的是诊县，NSA不影響GSDME NT誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡讲弄，這與GSDME中同樣的位點缺少一個半胱氨酸的效應(yīng)是一致的。另一種化合物是LDC7559依痊，據(jù)報道該化合物可抑制在小鼠或人類細(xì)胞中發(fā)生的彈性蛋白酶依賴性的NETosis或焦亡避除，但其作用機(jī)制至今尚不清楚。

結(jié)論與展望

自從GSDMD被鑒定為焦亡的執(zhí)行者以來胸嘁，我們對這個新興的細(xì)胞死亡執(zhí)行者家族的了解取得了快速的進(jìn)展瓶摆。對全長gasdermins的結(jié)構(gòu)和誘變以及GSDMA3 NT孔隙的結(jié)構(gòu)研究已經(jīng)揭示了自抑制和膜插入的機(jī)制。此外性宏，大量研究表明群井，在炎癥小體誘導(dǎo)的焦亡之外，gasdermins還參與細(xì)胞死亡衔沼，例如在出現(xiàn)典型的凋亡形態(tài)后發(fā)生后的NETosis和壞死死亡過程中蝌借。另一方面，對gasdermin孔隙的非裂解功能的鑒定擴(kuò)展了gasdermins的已知功能指蚁，提示了gasdermin在非常規(guī)蛋白質(zhì)分泌中的關(guān)鍵作用菩佑。

很明顯，這些研究只是冰山的一角凝化，在未來幾年中稍坯，gasdermin家族將成為免疫、癌癥治療和其他領(lǐng)域的核心參與者搓劫。然而瞧哟，許多問題仍未得到解答。例如枪向，了解不同gasdermins的活化機(jī)制勤揩，哪些細(xì)胞類型能產(chǎn)生這些活性gasdermins，以及它們將引發(fā)什么生物學(xué)效應(yīng)秘蛔，這都是非常重要的問題陨亡。目前尚不清楚不同的GSDMB和GSDMC是否具有不同的作用(GSDMB和GSDMC的功能在很大程度上是未知的)傍衡，以及是否所有的GSDMB都具有炎癥和宿主防御微生物感染方面的功能。

隨著知識的進(jìn)步负蠕，gasdermin活性的藥理調(diào)節(jié)有可能成為治療具有炎癥成分的不同疾病的關(guān)鍵蛙埂。特異性gasdermin阻滯劑的表征以及驗證焦亡是一個可行的藥理學(xué)靶點才剛剛開始。在許多體內(nèi)模型和臨床試驗中遮糖，已經(jīng)用化學(xué)抑制劑或阻斷抗體證實了阻斷炎性小體-IL-1途徑在臨床方面的意義绣的，針對IL-1的阻斷抗體已經(jīng)被批準(zhǔn)用于治療自身炎癥和慢性炎癥性疾病。新型gasdermin阻滯劑的開發(fā)不僅對理解焦亡孔在不同疾病中的作用具有重要意義欲账，而且還將為開發(fā)新的炎癥性疾病治療方案鋪平道路屡江。