江蘇動(dòng)物細(xì)胞樣本細(xì)胞焦亡實(shí)驗(yàn)咨詢問(wèn)價(jià)

細(xì)胞焦亡（pyroptosis）是一種細(xì)胞程序性死亡方式，表現(xiàn)為細(xì)胞不斷脹大直至細(xì)胞膜破裂，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物的釋放進(jìn)而激huo強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)。細(xì)胞焦亡是機(jī)體重要天然免疫反應(yīng)，在拮抗感ran和內(nèi)源危險(xiǎn)信號(hào)中發(fā)揮重要作用。相比于細(xì)胞凋亡（apoptosis），細(xì)胞焦亡發(fā)生的更快，并會(huì)伴隨大量促炎癥因子的釋放。來(lái)自北京生命科學(xué)研究所（NIBS）、同時(shí)也是藥明康德生命化學(xué)研究獎(jiǎng)得主的邵峰院士***揭示和闡明了細(xì)胞焦亡的機(jī)制。邵峰院士團(tuán)隊(duì)在體外實(shí)驗(yàn)通過(guò)沙門氏菌（一種胞內(nèi)菌）感ran細(xì)胞，免疫熒光顯微鏡觀察到細(xì)胞發(fā)生程序性死亡，早期認(rèn)為這種形式的死亡為凋亡，其實(shí)它是另一種死亡方式，細(xì)胞焦亡。不完全是因?yàn)樵撨^(guò)程沒有焦亡關(guān)鍵因子IL-1β的釋放，取而代之的是IL-1α的分泌。江蘇動(dòng)物細(xì)胞樣本細(xì)胞焦亡實(shí)驗(yàn)咨詢問(wèn)價(jià)

在這項(xiàng)研究中，研究人員首先發(fā)現(xiàn)幾乎所有的gasdermin家族蛋白的N端結(jié)構(gòu)域都具有誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡的功能，在細(xì)菌中也顯示出明顯的致死毒性。這一現(xiàn)象暗示gasdermin N端結(jié)構(gòu)域可能是通過(guò)直接破壞細(xì)胞膜而殺死細(xì)胞。隨后，研究人員利用活化形式的GSDMD，GSDMA和GSDMA3蛋白通過(guò)生化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這三種gasdermin蛋白的N端結(jié)構(gòu)域均能夠特異地結(jié)合真核細(xì)胞膜上特有的磷酸化磷脂酰肌醇（phosphoinositide）和原核細(xì)胞膜上特有的心磷脂（cardiolipin），這與gasdermin N端結(jié)構(gòu)域在真核細(xì)胞和細(xì)菌中均展示出細(xì)胞毒性相一致。通過(guò)生物化學(xué)和熒光顯微成像的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，研究人員進(jìn)一步證實(shí)，在真核細(xì)胞焦亡過(guò)程中，活化的gasdermin N端結(jié)構(gòu)域會(huì)從細(xì)胞質(zhì)中轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上，細(xì)胞隨后出現(xiàn)體積膨脹和細(xì)胞膜向胞外吐泡的現(xiàn)象。此外，活化的gasdermin N端結(jié)構(gòu)域重組蛋白只能從真核細(xì)胞內(nèi)部破壞細(xì)胞膜，而直接加入到細(xì)胞培養(yǎng)上清中的蛋白則不能裂解細(xì)胞，這與磷酸化磷脂酰肌醇只分布在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)完全吻合。江蘇動(dòng)物細(xì)胞樣本細(xì)胞焦亡實(shí)驗(yàn)咨詢問(wèn)價(jià)細(xì)胞焦亡兩種途徑都是通過(guò)切割GSDMD后形成N端游離的肽段。

一旦活化，炎性體激huo半胱天冬酶，而這種酶經(jīng)激huo后將一種被稱作gasderminD的分子切成兩段。這種切割釋放出gasderminD的活性片段，即gasdermin-D-NT。但是這如何導(dǎo)致細(xì)胞焦亡是不清楚的。如今，Lieberman、Wu和他們的同事們證實(shí)gasdermin-D-NT發(fā)揮雙重作用。一方面，它在正在感ran宿主細(xì)胞的細(xì)菌的細(xì)胞膜上打孔，從而殺死這些細(xì)菌；同時(shí)，它也在宿主細(xì)胞的細(xì)胞膜上穿孔，導(dǎo)致細(xì)胞焦亡，從而殺死宿主細(xì)胞，釋放出細(xì)菌和免疫警報(bào)信號(hào)。他們發(fā)現(xiàn)附近未被感ran的宿主細(xì)胞毫發(fā)未傷。另一方面，研究人員發(fā)現(xiàn)gasdermin-D-NT直接殺死宿主細(xì)胞外面的細(xì)菌，包括大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和李斯特菌。在培養(yǎng)皿中，這發(fā)生很快，在5分鐘內(nèi)完成。這些結(jié)果還需要在細(xì)菌感ran和敗血癥模式動(dòng)物體內(nèi)再現(xiàn)，但是Lieberman認(rèn)為理解gasdermin-D-NT如何發(fā)揮作用可能被用來(lái)協(xié)助zhiliao高度危險(xiǎn)的細(xì)菌感ran。

復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李繼喜課題組在炎性壞死（細(xì)胞焦亡）作用機(jī)理研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果日前發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》。在此之前，科學(xué)家們尚未獲得GSDMD蛋白高分辨率三維結(jié)構(gòu)信息，從自抑制狀態(tài)到活化狀態(tài)的構(gòu)象變化也不清楚。李繼喜團(tuán)隊(duì)通過(guò)X-光晶體衍射方法解析了GSDMD-C的三維精細(xì)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合X-射線小角衍射和動(dòng)態(tài)光散射等技術(shù)分析了GSDMD的溶液結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，GSDMD-C的***段柔性區(qū)域深入到GSDMD-N結(jié)構(gòu)域中，對(duì)GSDMD的穩(wěn)定性起著很大作用。同時(shí)，基于三維結(jié)構(gòu)的定點(diǎn)突變及替換實(shí)驗(yàn)表明，該區(qū)域?qū)τ诩?xì)胞存活至關(guān)重要。表面電荷分布則表明，與C端結(jié)構(gòu)域分開后，GSDMD的N端結(jié)構(gòu)域表面暴露出來(lái)，通過(guò)正負(fù)電荷之間的相互作用，進(jìn)一步寡聚從而引起細(xì)胞焦亡。細(xì)胞焦亡兩種途徑不同的只是是否直接激huoCaspase-1。

相比于細(xì)胞凋亡，細(xì)胞焦亡發(fā)生的更快，并會(huì)伴隨著大量促炎癥因子的釋放。由于細(xì)胞焦亡需要炎癥性caspase的參與，其與另一種壞死性和炎癥性的細(xì)胞程序性死亡方式—壞死性凋亡不一樣，壞死性凋亡發(fā)生不需要caspase的參與。細(xì)胞焦亡發(fā)生時(shí)，細(xì)胞會(huì)發(fā)生腫脹，在細(xì)胞破裂之前，細(xì)胞上形成凸出物，之后細(xì)胞膜上形成孔隙，使細(xì)胞膜失去完整性，釋放內(nèi)容物，引起炎癥反應(yīng)，此時(shí)，細(xì)胞核位于細(xì)胞中yang，隨著形態(tài)學(xué)的改變，細(xì)胞核固縮，DNA斷裂。細(xì)胞焦亡過(guò)程，具有caspase-1依賴性。在外界條件的刺激下，caspase-1前體可以與模式識(shí)別受體NLRP1、NLRP3等通過(guò)接頭蛋白ASC變?yōu)橐粋€(gè)高分子復(fù)合物，即炎癥小體，也稱依賴caspase-1的炎癥小體。細(xì)胞在caspase-1激huo同時(shí)會(huì)釋放出炎性因子白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β,IL-1β）和IL-18，進(jìn)而吸引更多的炎性細(xì)胞，加重炎癥反應(yīng)。焦亡發(fā)生時(shí)形成孔隙，它允許細(xì)胞質(zhì)的內(nèi)容物，如乳酸脫氫酶（lactatedehydrogenase,LDH）和炎性細(xì)胞因子釋放，熒光標(biāo)記的膜聯(lián)蛋白V、7-氨基放線菌D或碘化丙啶進(jìn)入細(xì)胞。caspase-1和caspase-11/4/5是通過(guò)切割一個(gè)叫做Gasdermin-D（GSDMD）的蛋白而誘發(fā)細(xì)胞焦亡的。江蘇動(dòng)物細(xì)胞樣本細(xì)胞焦亡實(shí)驗(yàn)咨詢問(wèn)價(jià)

研究表明，細(xì)胞自噬相關(guān)基因Atg7沉默后，可jihuo細(xì)胞焦亡途徑。江蘇動(dòng)物細(xì)胞樣本細(xì)胞焦亡實(shí)驗(yàn)咨詢問(wèn)價(jià)

炎性小體激huo的分子機(jī)制與焦亡的誘導(dǎo)發(fā)生需要兩步機(jī)制：第一步是啟動(dòng)步驟，促炎因子如 proIL-1β、Nlrp3和caspase-11等的轉(zhuǎn)錄生成。第二步是激huo炎性復(fù)合物，炎性復(fù)合物包括NLR（NOD-like receptors，胞漿內(nèi)感受器）蛋白家族成員、銜接蛋白ASC/TMS1和Pro-Caspase-1，其中NLR蛋白家族成員中NLRP3是細(xì)胞焦亡中的主要炎性復(fù)合物。細(xì)胞焦亡屬于炎癥性死亡途徑，按激huo機(jī)制，可分為Caspase-1依賴和不依賴兩種途徑。兩種途徑都是通過(guò)切割GSDMD后形成N端游離的肽段，這一肽段會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞形成孔道并導(dǎo)致細(xì)胞破裂，釋放胞質(zhì)成分。兩種途徑都能同時(shí)誘導(dǎo)IL-1β和IL-18的前體進(jìn)行切割，形成成熟的IL-1β和IL-18。不同的只是是否直接激huoCaspase-1。江蘇動(dòng)物細(xì)胞樣本細(xì)胞焦亡實(shí)驗(yàn)咨詢問(wèn)價(jià)