大家好，今天給大家推薦一篇Nature Communications上的文章 “Gasdermin pores permeabilize mitochondria to augment caspase-3 activation during apoptosis and inflammasome activation”。本文通訊作者是Thomas Jefferson 大學Sidney Kimmel癌癥中心的Emad S. Alnemri 教授和Teresa Fernandes-Alnemri 教授。Emad S. Alnemri 教授課題組主要的研究內(nèi)容是細胞凋亡中的caspase 和線粒體絲氨酸蛋白酶Omi引起的神經(jīng)退行性疾病，而Teresa Fernandes-Alnemri 教授課題組主要研究內(nèi)容的NLRP3的相關(guān)炎癥信號通路。

    Gasdermin E (GSSDME/DFNA5) 在caspase-3的介導下，實現(xiàn)GSDME-N端結(jié)構(gòu)域的釋放，實現(xiàn)在質(zhì)膜中形成孔洞來介導細胞焦亡（pyroptosis）。本文中作者將目光集中在GSDME上，并且發(fā)現(xiàn)，GSDME與細胞凋亡（apoptosis）也存在重要的關(guān)聯(lián)。

     首先，作者在GSDME基因敲除實驗中發(fā)現(xiàn)，在糖皮質(zhì)激素曲安奈德（TA）、依托泊苷（Etoposide）、UV和血清饑餓條件的分別刺激下，以碘化丙啶（PI）的攝取作為指標來實現(xiàn)細胞毒性的表征，以caspase-3/7的激活為細胞凋亡的表征時，GSDME不僅在細胞焦亡中作為caspase-3的下游效應(yīng)分子，同時還作為caspase-3的上游介導著細胞凋亡。GSDME敲除后PI的攝取能力下降，并在回補后重新恢復(fù)活性。

      通過磷酸化profiling與定點突變后的活性檢測，他們發(fā)現(xiàn)GSDME的活性極大地受到磷酸化影響，并且Thr6為影響關(guān)鍵位點。將T6突變后發(fā)現(xiàn)，GSDME失去活性的同時，還失去了二聚/多聚的能力，這很有可能說明，GSDME的成孔活性很有可能與其多聚有關(guān)，并且通過以T6為首的磷酸化進行調(diào)控。與此同時，在共聚焦顯微鏡下，他們發(fā)現(xiàn)GSDME能夠靶向線粒體，并且使得線粒體通透性增加，從而釋放出死亡蛋白（death proteins），促進了細胞色素c的釋放，加劇了線粒體介導的細胞凋亡。

      為了進一步探索其在細胞凋亡中角色作用，作者將培養(yǎng)體系分成三部分分析，即分別對培養(yǎng)基、細胞質(zhì)和線粒體分別進行分析。細胞凋亡途徑有內(nèi)源性通路與外源性通路，內(nèi)源通路由線粒體介導，外源信號通路由caspase-8介導。他們猜測，GSDME-N在作為內(nèi)源性通路激活過程中caspase-3切割的底物之外，還與tBid一樣，可以實現(xiàn)外源凋亡通路信號二級放大的作用。通過Western blot驗證后發(fā)現(xiàn)，從動力學角度出發(fā)，GSDME的激活與Bid的裂解在動力學上并沒有差異，只敲除其中一個時，caspase-3的激活動力學會顯著降低。當雙敲（GSDAME/Bid-double knockout, DKO）時，caspase-3的活性進一步被削弱了。這說明，GSDME是橋接內(nèi)源性與外源性凋亡途徑的重要蛋白。

     最后，他們還證明了GSDME-N可以通過激活A(yù)paf-1凋亡小體/caspase-3來實現(xiàn)caspase-3的激活，進而將全長的GSDME進行切割以增強細胞焦亡。這種特性不僅僅存在于GSDME中，GSDMA-N同樣也有類似的性質(zhì)。此外，在小鼠實驗中他們發(fā)現(xiàn)，GSDME對腫瘤抑制具有重要的作用。未來可以對如何利用GSDME來預(yù)測癌癥對不同治療方法進行研究與藥物設(shè)計。