2022年1月21日，中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所章海兵研究組在國際學(xué)術(shù)期刊Cell Death and Differentiation在線發(fā)表了題為“Caspase-8 auto-cleavage regulates programmed cell death and collaborates with RIPK3/MLKL to prevent lymphopenia”的研究成果。該研究揭示了細(xì)胞凋亡起始蛋白caspase-8的自我剪切抑制細(xì)胞程序性壞死并協(xié)同壞死關(guān)鍵蛋白RIPK3/MLKL抑制淋巴細(xì)胞減少的免疫缺陷性疾病的發(fā)生。
細(xì)胞程序性壞死（Necroptosis）是一種由激酶RIPK1/RIPK3的級聯(lián)磷酸化調(diào)控的促炎細(xì)胞死亡形式。細(xì)胞程序性壞死通過MLKL蛋白聚合在膜上打孔裂解細(xì)胞膜,執(zhí)行細(xì)胞死亡并釋放損傷相關(guān)分子模式（DAMPs）觸發(fā)炎癥反應(yīng)。已知細(xì)胞程序性壞死參與調(diào)控系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）、系統(tǒng)性紅斑狼瘡及自身免疫性的淋巴增生綜合征（ALPS）等多種疾病。因此，對于細(xì)胞程序性壞死機(jī)制及其生物學(xué)意義的研究對于相關(guān)疾病的防治具有重要意義。
Caspase-8是天冬氨酸特異的半胱氨酸蛋白酶，最初被鑒定為細(xì)胞凋亡途徑的起始蛋白。近幾年的研究表明，caspase-8通過剪切RIPK1來抑制細(xì)胞程序性壞死。除此之外，caspase-8還參與細(xì)胞免疫穩(wěn)態(tài)調(diào)控。臨床上Caspase-8基因突變的病人會出現(xiàn)免疫缺陷疾病，并伴有免疫系統(tǒng)紊亂，表現(xiàn)為多器官的免疫細(xì)胞浸潤并出現(xiàn)肉芽腫。研究發(fā)現(xiàn)Caspase-8通過其催化活性發(fā)揮功能，并且caspase-8的完全激活需要進(jìn)行自我剪切。因此，探究caspase-8的自我剪切在調(diào)控免疫穩(wěn)態(tài)中的作用機(jī)制，對于深入了解caspase-8的作用機(jī)制及相關(guān)臨床疾病的治療具有重要意義。
在本研究中，研究人員首先發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞程序性壞死刺激條件下，caspase-8的自我剪切出現(xiàn)誘導(dǎo)性增強(qiáng)，因此推斷caspase-8的自我剪切可能參與程序性壞死的調(diào)控。通過構(gòu)建caspase-8自我剪切突變小鼠（Casp8ΔE385/ΔE385）發(fā)現(xiàn)，該小鼠可以抵抗細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)的急性肝損傷，但高度敏感于程序性壞死誘導(dǎo)的全身炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS），該結(jié)果在動物水平證明caspase-8自我剪切可以促進(jìn)細(xì)胞凋亡并抑制程序性壞死。同時(shí)，研究人員進(jìn)一步通過分離原代細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明caspase-8自我剪切負(fù)調(diào)控死亡復(fù)合體II的形成和穩(wěn)定，從而抑制細(xì)胞程序性壞死的發(fā)生。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)Casp8ΔE385/ΔE385小鼠患有輕微的脾臟腫大及CD8+T淋巴細(xì)胞減少性疾病（T cell lymphopenia）。在Casp8ΔE385/ΔE385小鼠中同時(shí)敲除壞死關(guān)鍵蛋白RIPK3/MLKL時(shí)，Casp8ΔE385/ΔE385Ripk3-/-和Casp8ΔE385/ΔE385Mlkl-/-小鼠出現(xiàn)更為嚴(yán)重的脾臟腫大及淋巴結(jié)腫大，其脾臟、淋巴結(jié)、外周血以及骨髓中的B細(xì)胞和T細(xì)胞及其各亞群均出現(xiàn)明顯減少，鑒定為淋巴細(xì)胞減少的免疫缺陷性疾病（lymphopenia）。研究人員通過減少Casp8ΔE385/ΔE385Ripk3-/-和Casp8ΔE385/ΔE385Mlkl-/-小鼠中另一壞死調(diào)控蛋白RIPK1的表達(dá)劑量可以逆轉(zhuǎn)上述表型，證明RIPK1在調(diào)控淋巴細(xì)胞減少疾病中的劑量調(diào)控效應(yīng)。
綜上所述，該研究發(fā)現(xiàn)caspase-8通過自我剪切破壞死亡復(fù)合體II的穩(wěn)定性，進(jìn)而抑制細(xì)胞程序性壞死的發(fā)生。同時(shí)證明了caspase-8通過自我剪切協(xié)同壞死調(diào)控蛋白RIPK1/RIPK3/MLKL抑制淋巴細(xì)胞減少的免疫缺陷性疾病的發(fā)生，為免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)調(diào)控的研究及淋巴細(xì)胞減少為特征的免疫缺陷性疾病的治療提供新的思路。
中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所章海兵研究員為該論文的通訊作者，博士研究生李曉明、聯(lián)合培養(yǎng)博士后李芳為該論文共同第一作者。該項(xiàng)工作得到了中科院、科技部、國家自然科學(xué)基金委員會等經(jīng)費(fèi)資助，同時(shí)也得到了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所公共技術(shù)平臺和動物平臺的支持。
文章鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35064213/
圖：Caspase-8蛋白通過自我剪切調(diào)控細(xì)胞死亡及促進(jìn)免疫缺陷疾病的作用模式圖
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