細胞焦亡與GASDERMIN D

2022-04-29

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Gasdermin D（GSDMD）是經(jīng)典和非經(jīng)典炎癥小體共有的關鍵下游效應蛋白。GSDMD被CASP-1,-4,-5和-11裂解后，釋放其N末端結構域，該結構域在脂質膜上形成孔，最終導致細胞焦亡。

GSDMD (又名 DFNA5L 或 FKSG10 )屬于成孔蛋白家族。人源的成孔蛋白家族家族有 6 個成員，

而鼠源的成孔蛋白家族有 1 0 個成員組成，包括GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME和PJVK 。GSDMD在人體組織和不同的免疫細胞中廣泛表達。此胞質蛋白具有兩個不同的結構域，中間由一個連接區(qū)域分隔。C末端結構域會通過與N末端結構域（GSDMD-NT）結合而發(fā)揮自抑制功能。被激活后的經(jīng)典或非經(jīng)典炎癥小體相關caspases會透過蛋白水解切割GSDMD的連接區(qū)域，從而釋放出GSDMD-NT。這個功能性結構域會易位至質膜并寡聚化，形成內徑約為18 nm的孔。這些膜孔允許可溶性胞質物（例如IL-1β和IL-18）以及非特異性離子（例如Na+流入和K+外排）的通過。

GSDMD孔在質膜上的積累會導致被稱為“細胞焦亡”的程序性細胞死亡。這些壞死的促炎性細胞會顯示出特征性的形態(tài)變化，例如細胞腫脹和形成氣泡狀的突出物，最終導致質膜破裂。PMR可以將胞內大分子釋放出胞外，這些分子包括乳酸脫氫酶（LDH，為PMR的標準標記）和HMGB1。

GSDMD孔的形成是一個高度受控的過程。的確，避免不當或過度的細胞焦亡是非常重要，否則會導致許多病理性炎癥的發(fā)生。在靜止狀態(tài)下，GSDMD的表達一般較低，在啟動階段時，其表達會受到轉錄調控。而直到被活化的CASP-1或CASP-11/4/5裂解前，GSDMD會一直處于自抑制的狀態(tài) 。有趣的是，CASP-8也可以裂解并激活GSDMD，而CASP-3可以通過將GSDMD-NT裂解為非活性片段，來限制孔的形成。GSDMD-NT會優(yōu)先靶向僅存在于質膜內部小葉中的脂質（磷酸肌醇），因此它只能從內部介導細胞死亡的發(fā)生。

細胞焦亡與GASDERMIN D

盡管GSDMD孔的形成通常會導致細胞焦亡，但有多種細胞類型（例如巨噬細胞，樹突狀細胞和嗜中性粒細胞）能夠釋放具生物活性的IL-1β并保持細胞存活。這些細胞利用由運輸所需的內體分選復合物(ESCRT)-III機制介導的膜修復機制來預防或延遲細胞焦亡。這種機制通過泡吞作用吞噬受損膜來清除GSDMD孔。目前尚不清楚是否存在其他機制來分解或破壞GSDMD孔。

GSDMD已經(jīng)成為一個具吸引力的藥物靶點，以治療人類各種炎性疾病。其他GSDM家族成員，例如GSDME和GSDMA3，也可能在人類疾病中發(fā)揮作用。未來如果對這些蛋白的機制和調控有更全面的研究，將有助開發(fā)靶向GSDM的治療劑。

Gasdermin D細胞實驗

監(jiān)測GSDMD依賴性應答

THP1-KO-GSDMD Cells& RAW-ASC KO-GSDMD Cells

THP1-KO-GSDMD 和 RAW-ASC KO-GSDMD細胞分別來自人源單核細胞THP-1和鼠源巨噬細胞RAW 264.7并穩(wěn)定表達ASC。這些細胞被敲除來雙等位基因GSDMD的表達。它們在（例如使用Nigericin刺激的）經(jīng)典炎癥小體和（例如使用胞質LPS或OMVs刺激的）非經(jīng)典炎癥小體早期激活階段時，表現(xiàn)出受損的IL-1β分泌和細胞焦亡。