细胞焦亡（Pyroptosis）是近年颇受关注的细胞死亡类型。在早期研究中，因感染引起的细胞的炎症性死亡曾一度被误认为是细胞凋亡过程（Aptoptosis）。直到2001年，科研人员才关注由感染等引起的细胞死亡存在明显的炎性进展，且形态学上与传统的凋亡具有明显区别，将这一类细胞死亡命名为焦亡。但此后的十几年里，细胞焦亡一直被定义为由炎症性Caspase引起的细胞炎症性死亡。邵峰课题组在感染免疫和焦亡研究领域有突出贡献。2015年，鉴定到焦亡的下游效应分子Gasdermin D（GSDMD），并解析了Gasdermin家族分子的功能。2017年，报道Caspase-3可以水解Gasdermin E（GSDME）完成非感染性的细胞焦亡，改写了细胞焦亡的定义。2018年，NCCD将焦亡修正为：一种依赖于Gasdermin家族蛋白形成质膜膜孔的可调控的细胞死亡，经常但并不总因炎症性Caspase的活化而完成。关于细胞焦亡的研究进展更新了我们对细胞死亡类型的理解，尤其是那些因时代和技术局限造成的错误认知。例如，在肿瘤治疗中，我们对化疗引起的正常组织损伤往往理解为凋亡，而这实际有很大一部分是由于GSDME活化产生的焦亡。细胞毒性淋巴细胞（如CTL细胞、NK细胞）是免疫系统重要的效应细胞，其介导的免疫依赖于颗粒酶。尽管尚不完全了解其潜在机制，但人们认为颗粒酶可通过诱导细胞凋亡杀死靶细胞。昨日，邵峰课题组在《Science》发表题为“Granzyme A from cytotoxic lymphocytes cleaves GSDMB to trigger pyroptosis in target cells”的研究，再次更新了我们对焦亡的理解。他们发现，细胞毒性淋巴细胞中的丝氨酸蛋白酶Granzyme A可以经穿孔素（perforin）进入靶细胞，通过水解Gasdermin B（GSDMB）分子Lys229/Lys244位点诱导靶细胞发生焦亡。GSDMB存在组织特异性表达，并在消化系统上皮细胞源肿瘤细胞中呈高表达，而通过GSDMB诱导焦亡将增强抗肿瘤免疫，将成为这些肿瘤治疗潜在靶点。研究人员最先关注是否淋巴细胞引起的细胞死亡具有焦亡特性，实验发现在表达了GSDMB的293T细胞较对照组呈现明显的焦亡特性。这种焦亡不受Pan-Caspase抑制剂zVAD的抑制，但在培养基中添加Ca2+粒子螯合剂EGTA（抑制穿孔素过程）和颗粒酶pan-granzyme抑制剂DCI可以抑制这种死亡。通过表达筛选和体外水解验证，研究人员发现这种由NK细胞共培养引起的细胞死亡是由穿孔素中颗粒酶granzyme A（GZMA）引起，而其他颗粒酶（granzyme B/H/K/M）均无此效应。研究人员利用Edman测序找到水解位点位于Lys229和Lys244，并再次通过GSDMB K229A/K244A突变体证实以Lys244为主的水解介导了该型焦亡。随后一系列敲低实验和内源实验等也证实这种细胞死亡类型的具体过程：GZMA经NK细胞释放的穿孔素进入靶细胞，通过水解靶细胞中GSDMB分子引起焦亡。这种过程极为特异：在颗粒酶中只有GZMA具有激活焦亡功能，而Gasdermin中也只有GSDMB可被GZMA水解。这项发现改写了焦亡只能经Caspase活化的定论，首次发现Gasdermin可在非Asp位点经丝氨酸蛋白酶GZMA水解执行打孔功能，并将经细胞毒性淋巴细胞诱导的细胞死亡认证为焦亡。进一步研究表面，通过拮抗PD-1功能活化T细胞可增强其细胞毒性功能，诱导肿瘤细胞发生GSDMB介导的焦亡，而这种焦亡也进一步通过炎症特性激活了加强版的T细胞免疫。这一部分工作增强了焦亡在肿瘤治疗中的可能性。总结来看，这项工作是邵峰课题组长期在焦亡领域耕耘的又一标志性成果，改写了焦亡仅通过Caspase活化的研究定论，在焦亡这一重要的细胞生物学事件中开拓了新的上游通路，同时也更新了细胞毒性淋巴细胞诱导靶细胞的死亡类型的陈旧认知！
参考文献：
1. Zhiwei Z., et al., Granzyme A from cytotoxic lymphocytes cleaves GSDMB to trigger pyroptosis in target cells. Science. 2020.
Science | 邵峰团队发现细胞毒性淋巴细胞诱导细胞焦亡的机制
发布时间：2020-04-17 11:05 文章来源：未知 作者：百替生物
参考文献：
1. Zhiwei Z., et al., Granzyme A from cytotoxic lymphocytes cleaves GSDMB to trigger pyroptosis in target cells. Science. 2020.