Gasdermins家族由六個(gè)成員組成，GSDM A–E以及DFNB59，除了DFNB59之外，其他組分均被報(bào)道與細(xì)胞焦亡過程相關(guān)【1】。其中GSDMD是研究的最為清楚的一個(gè)，北京生命科學(xué)研究所邵峰研究組發(fā)現(xiàn)其裂解、寡聚以及N端轉(zhuǎn)位到質(zhì)膜上打孔工作機(jī)制徹底改變了大家對于GSDMD在細(xì)胞焦亡中的工作概念以及細(xì)胞程序性死亡的機(jī)制【2】。相反，Gasdermins家族中另一組分GSDMB的作用機(jī)制仍然不清楚，主要是因?yàn)樵摶蛟谛∈笾袥]有同源蛋白，因此體內(nèi)的研究進(jìn)展很有限【1】。全基因組管關(guān)聯(lián)研究曾發(fā)現(xiàn)GSDMB在健康和疾病中可能具有重要作用，該研究表明GSDMB蛋白編碼和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)域中的單核苷酸多態(tài)性，這與獲得性免疫介導(dǎo)的疾病易感性增加有關(guān)，比如哮喘以及炎癥性腸道疾病（Inflammatory bowel disease,IBD）【3】。2021年1月11日，美國凱斯西儲大學(xué)醫(yī)學(xué)院Theresa T. Pizarro研究組發(fā)文題為GSDMB is increased in IBD and regulates epithelial restitution/repair independent of pyroptosis，揭開了Gasdermins家族中GSDMB在炎癥性腸道疾病以及腸道上皮重建以及修復(fù)等方面的新機(jī)制，這是對于Gasdermins家族中組分不依賴于焦亡過程的新功能。炎癥性腸道疾病包括克羅恩癥(Crohn disease，CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(Ulcerative colitis UC)，這是一種慢性、反復(fù)發(fā)作的胃腸道炎癥，會導(dǎo)致免疫介導(dǎo)的組織破壞和腸屏障功能受損。乳盡管確切的病因目前尚不清楚，但人們普遍認(rèn)為，炎癥性腸道疾病是由易感個(gè)體對環(huán)境因素的黏膜免疫反應(yīng)失調(diào)發(fā)展而來的【4】。迄今為止，炎癥性腸道疾病還沒有已知的治療方法，目前只能是通過控制癥狀實(shí)現(xiàn)對疾病的緩解【4】。首先，作者們希望對GSDMB在炎癥性腸道疾病中作用進(jìn)行刻畫，所以作者們對來自于克羅恩癥以及潰瘍性結(jié)腸炎患者不同的數(shù)據(jù)庫中對GSDMB的表達(dá)變化進(jìn)行探究?？偟膩碚f，作者們發(fā)現(xiàn)GSDMB在患者腸道的不同炎癥區(qū)域的表達(dá)都出現(xiàn)了顯著的增加。另外，通過免疫染色以及生化實(shí)驗(yàn)，作者們確認(rèn)與健康的腸道組織相比，炎癥性腸道疾病患者的病理組織切片中GSDMB蛋白水平表達(dá)也顯著升高（圖1）。圖1 炎癥性腸道疾病的病人體內(nèi)GSDMB蛋白水平的法身了顯著增加
進(jìn)一步的，作者們希望對GSDMB水平增加的細(xì)胞類型進(jìn)行確認(rèn)，通過上皮細(xì)胞特異性標(biāo)記物共染色發(fā)現(xiàn)炎癥性腸道疾病患者中主要是上皮細(xì)胞中GSDMB水平發(fā)生了增加。另外，通過單細(xì)胞RNA-seq作者們發(fā)現(xiàn)伴隨著GSDMB的增加，細(xì)胞中的發(fā)生變化基因信號同路主要與細(xì)胞增殖、遷移、粘附相關(guān)，但是跟細(xì)胞焦亡相關(guān)的基因則沒有明顯的富集，這與一直以來大家對于Gasdermins家族功能的認(rèn)識不同。該結(jié)果提示GSDMB在炎癥性腸道疾病中的作用可能是獨(dú)立于細(xì)胞焦亡過程的。通過對幾種腸道上皮細(xì)胞系中施加GSDMB激活劑的處理，作者們發(fā)現(xiàn)GSDMB全長的水平出現(xiàn)了顯著的增加，而且會轉(zhuǎn)位到細(xì)胞質(zhì)膜上，但是并不會引起細(xì)胞程序性死亡。那么GSDMB是在炎癥性腸道疾病中是如何發(fā)揮功能的呢？基因本體論分析發(fā)現(xiàn)GSDMB增加后會促進(jìn)與細(xì)胞增殖、遷移以及粘附相關(guān)基因表達(dá)。作者們發(fā)現(xiàn)與敲除GSDMB的細(xì)胞系相比，野生型的腸道上皮細(xì)胞系中的增殖能力以及遷移能力更強(qiáng)，同時(shí)GSDMB的缺失也會顯著影響腸道上皮細(xì)胞的粘附能力。通過全基因組關(guān)聯(lián)研究中發(fā)現(xiàn)GSDMB與炎癥性腸道疾病相關(guān)單核苷酸多態(tài)性分析，作者們發(fā)現(xiàn)與野生型相比，突變型的GSDMB不能很好地挽救GSDMB敲除的上皮細(xì)胞中增殖能力以及遷移能力的缺陷。為了更好理解GSDMB對腸道上皮細(xì)胞功能影響具體分子機(jī)制，作者們對細(xì)胞粘附等相關(guān)基因表達(dá)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)FAK本身表達(dá)沒有顯著變化的情況下，磷酸化的FAK在GSDMB敲除的腸道上皮細(xì)胞中發(fā)生了顯著降低。因此，GSDMB介導(dǎo)的FAK磷酸化水平的調(diào)節(jié)促進(jìn)了腸道上皮細(xì)胞的重建以及修復(fù)。總的來說，該工作發(fā)現(xiàn)GSDMB在炎癥性腸道疾病的重要調(diào)節(jié)作用，并且發(fā)現(xiàn)該調(diào)節(jié)機(jī)制并不依賴于Gasdermins家族在調(diào)節(jié)細(xì)胞程序性死亡中的作用（圖2）。GSDMB調(diào)節(jié)黏著斑激酶磷酸化促進(jìn)上皮維持和修復(fù)，而與炎癥性腸道疾病相關(guān)的自然突變破壞了這一作用。該工作為炎癥性腸道疾病的臨床藥物開發(fā)提供了新的參考。https:///10.1016/j.cell.2021.12.0241. Broz P, Pelegrín P, Shao F. The gasdermins, a protein family executing cell death and inflammation. Nat Rev Immunol. 2020 Mar;20(3):143-157. doi: 10.1038/s41577-019-0228-2. Epub 2019 Nov 5. PMID: 31690840.2. Shi J, Zhao Y, Wang K, Shi X, Wang Y, Huang H, Zhuang Y, Cai T, Wang F, Shao F. Cleavage of GSDMD by inflammatory caspases determines pyroptotic cell death. Nature. 2015 Oct 29;526(7575):660-5. doi: 10.1038/nature15514. Epub 2015 Sep 16. PMID: 26375003.3. Jostins L, Ripke S, Weersma RK, et al. Host-microbe interactions have shaped the genetic architecture of inflammatory bowel disease. Nature. 2012;491(7422):119-124. doi:10.1038/nature115824. Pouillon L, Travis S, Bossuyt P, Danese S, Peyrin-Biroulet L. Head-to-head trials in inflammatory bowel disease: past, present and future [published correction appears in Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021 Feb;18(2):143]. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2020;17(6):365-376. doi:10.1038/s41575-020-0293-9
|
