有时，一个蛋白便决定了生死

日前，《细胞—报告》在线发表了中科院上海营养与健康研究所研究员章海兵团队的研究成果，该研究揭示小鼠 RIPK3 蛋白突变可导致受体相互作用蛋白激酶 1 和 3（RIPK1—RIPK3）相互作用缺失，从而抑制体内外细胞程序性坏死的发生。此外，研究人员发现，在 FADD 敲除小鼠模型中，RIPK3 蛋白突变还会导致严重的自身免疫性淋巴细胞增生综合征。章海兵表示，这为相关疾病的治疗提供了理论基础和潜在靶点。神奇的蛋白让细胞又死又活自身免疫性淋巴细胞增生综合征是一种以淋巴细胞增生为特征的自身免疫疾病。该疾病的发病原因是淋巴细胞的死亡通路被阻断，导致淋巴细胞的发育稳态被破坏，表现为淋巴结肿大、脾脏肿大、淋巴瘤以及其他自身免疫疾病的发生。章海兵解释，当机体正常的细胞凋亡和程序性坏死均被破坏时，这种疾病便会发生。细胞程序性坏死是一种新型的细胞炎性死亡方式，以胞质内蛋白形成坏死小体、细胞膜形成孔破裂释放内容物为主要特征。坏死小体主要由 RIPK1、RIPK3 组成，RIPK1 与 RIPK3 通过功能域 RHIM 形成多聚蛋白复合体。目前 RIPK3 蛋白 RHIM 功能域的生理功能和作用机制尚不清楚。章海兵团队通过体外细胞实验发现，过表达人源和鼠源的 RIPK3 蛋白能诱导细胞发生细胞凋亡，通过突变 RIPK3 蛋白 RHIM 功能域上的重要位点，不仅能阻止 RIPK1/RIPK3 蛋白多聚体的出现，也可以阻止细胞凋亡和细胞程序性坏死的发生。体外实验结果表明，该突变位点能调控 RIPK3 蛋白的 RHIM 功能域，从而影响细胞死亡功能。“也就是说，该人源和鼠源位点都可以破坏 RHIM 介导的 RIPK3 多聚引起细胞死亡的功能。” 章海兵告诉《中国科学报》。小鼠存活但却患病了为研究 RIPK3 蛋白 RHIM 功能域的体内功能，研究人员通过 CRISPR-Cas9 构建了特定点突变的小鼠模型。实验显示，点突变后的 RIPK3 蛋白不能与 RIPK1 发生相互作用。为进一步证实该点突变抑制细胞坏死的作用，研究人员在 FADD 基因敲除小鼠模型中引入该突变。章海兵向记者解释，FADD 敲除小鼠在胚胎发育 10 天左右时，会因过度细胞坏死而导致胚胎死亡。而 RIPK3 的点突变可以挽救 FADD 敲除导致的小鼠胚胎致死并使之存活到成年。“这证明 RIPK3 蛋白 RHIM 功能域在体内介导细胞程序性坏死中起关键作用。”值得注意的是，本应胚胎死亡的 FADD 敲除小鼠虽然因 RIPK3 点突变活了下来，但却患有系统性淋巴细胞增生。有趣的是，在 FADD 敲除小鼠的基础上，与敲除 RIPK3 基因相比，RIPK3 点突变小鼠的疾病更严重了。“换句话说，FADD 敲除基础上，RIPK3 点突变蛋白能介导炎症反应，促进小鼠系统性淋巴细胞增生疾病。” 章海兵推测，这可能提示，RIPK3 触发的细胞炎症反应是依赖于 RIPK3 的蛋白骨架，而不依赖于点突变。“因此，RIPK3 点突变后，蛋白骨架还在，炎症反应仍会发生，疾病表现更为严重。”两种蛋白仍有 “料” 可“挖”在以上实验基础上，研究人员还发现，进一步敲除 RIPK1 可以缓解系统性淋巴细胞增生。这表明 RIPK3 的 RHIM 功能结构域不仅在介导细胞程序性坏死信号通路中具有关键作用，而且通过与 RIPK1 的相互作用，该功能域可调控淋巴细胞发育及免疫稳态。“这为治疗相关自身免疫性疾病提供了理论基础和新的靶点。” 章海兵表示。RIPK3 不仅介导细胞程序性坏死，同时也介导炎症反应。对此，中科院上海巴斯德研究所研究员王海坤对《中国科学报》表示，该研究通过构建不同于之前报道的 RIPK3 蛋白 RHIM 结构域突变小鼠，揭示了 RIPK3 的 RHIM 结构域在细胞死亡及系统性淋巴细胞增生疾病中的作用。“这也为该领域进一步研究关键分子 RIPK3 不同结构域的生物学意义提供了新的动物模型。” 王海坤说。接下来，章海兵研究团队将继续研究 RIPK3 的点突变和 RIPK1 的相互作用，探索其调控细胞死亡信号通路的作用机制和炎症机制。相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.107650
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