厦大韩家淮院士揭示细胞炎性坏死新机制

　　

生物通报道   来自厦门大学生命科学学院的研究人员的研究人员证实，Gasdermin D是细胞炎性坏死（细胞焦亡，pyroptosis）的执行者，是白介素-1β（IL-1β）分泌的必要条件。这一重要的研究发现发布在11月27日的《细胞研究》（Cell Research）杂志上。

中科院院士、厦门大学的韩家淮（Jiahuai Han）教授及博士后钟传奇（Chuan-Qi Zhong）是这篇论文的共同通讯作者。韩家淮院士在世界上率先发现p38信号通路，并在这一研究领域一直保持世界领先地位。迄今已在世界主流学术期刊上发表论文200余篇（延伸阅读：厦大韩家淮院士发表Nature Methods新文章 ）。

炎性体（Inflammasome）是由多种蛋白组成的一种复合体，在宿主对抗微生物病原体免疫防御中起着至关重要的作用。炎性体控制了促炎细胞因子IL-1β和IL-18的成熟与分泌，诱导了称作为细胞焦亡的一种炎症细胞死亡模式。细胞焦亡是近年发现并证实的一种新的程序性细胞死亡形式；细胞膜形成孔洞，细胞逐渐膨胀至细胞膜破裂，最终导致大量细胞内容物释放，激活强烈的炎症反应。

很久以前人们就知道IL-1β是一个重要的致热原。IL-1β和IL-18通过多种机制极力推动宿主响应感染病原体来影响先天及适应性免疫。尽管目前尚不很清楚细胞焦亡在宿主防御中的作用，有研究表明在体内它限制了微生物的复制和传播。IL-1β/IL-18和细胞焦亡的促炎症效应有可能也导致了一些自身免疫疾病和炎症疾病的形成。

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炎性体激活往往需要Toll样受体（TLR）诱导的初激信号。不同的炎性体包含不同的胞浆内模式识别受体，由不同的刺激来启动它们的装配。一旦完成组装，炎性体会成为pro-caspase-1的激活平台，激活的caspase-1随后将IL-1β/18前体加工为它们的成熟形式。

Caspase-1和Caspase-11（在人类也称作Caspase-4/5）分别在经典和非经典炎性体信号通路中，对炎性体介导的炎症反应起至关重要的作用。尽管研究人员已对炎性体开展了广泛的研究，当前仍不清楚caspase-1或caspase-11激活后IL-1β/IL-18生成与细胞焦亡的调控机制。也尚无相关报道描述细胞焦亡与其他程序性细胞死亡类型之间的相互干扰。

在这篇新文章中，厦门大学的研究人员证实gasdermin D (GSDMD)是炎性体另一个至关重要的组成元件。通过定量质谱分析，他们发现GSDMD蛋白存在于尼日利亚菌素（nigericin）诱导的NLRP3炎性体中。删除GSDMD基因证实，GSDMD是经典及非经典炎性体反应中发生细胞焦亡及IL-1β分泌的必要条件。

众所周知，GSDMD是caspase-1的一个底物，研究人员发现在炎性体激活过程中GSDMD在预期位点发生了裂解，并且这种裂解是细胞焦亡和IL-1β的必要条件。他们证实表达GSDMD的N-端蛋白水解片段可以触发细胞死亡，N-末端修饰可以破坏GSDMD的功能。他们还发现pro-caspase-1能够加工GSDMD，ASC蛋白并非GSDMD发挥功能所必需。

进一步分析脂多糖（LPS）加尼日利亚菌素或鼠伤寒沙门氏菌处理的巨噬细胞系和原代细胞显示在Gsdmd−/−细胞中凋亡明显，表明细胞焦亡抑制了凋亡。诱导凋亡需要NLRP3或其他的炎性体受体和ASC, caspase-1有可能在部分程度上促成了Gsdmd−/−细胞中凋亡caspases激活。

这些数据提供了有关细胞焦亡分子机制的一些新认识，并揭示出了凋亡与细胞焦亡之间一种意想不到的相互作用。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Gasdermin D is an executor of pyroptosis and required for interleukin-1β secretion

Inflammasome is an intracellular signaling complex of the innate immune system. Activation of inflammasomes promotes the secretion of interleukin 1β (IL-1β) and IL-18 and triggers pyroptosis. Caspase-1 and -11 (or -4/5 in human) in the canonical and non-canonical inflammasome pathways, respectively, are crucial for inflammasome-mediated inflammatory responses. Here we report that gasdermin D (GSDMD) is another crucial component of inflammasomes. We discovered the presence of GSDMD protein in nigericin-induced NLRP3 inflammasomes by a quantitative mass spectrometry-based analysis……

作者简介：

韩家淮
 
厦门大学医学与生命科学学部主任，细胞应激生物学国家重点实验室主任，厦门大学生命科学学院教授，“****”特聘教授，****特聘教授，中科院院士。

曾获比利时Jean Stas奖 (1991)、美国心脏协会成熟研究员奖 (1995)、中国国家自然科学基金杰出青年奖(B类) (2001)、“卢嘉锡优秀导师奖” (2009)、“药明康德生命化学研究奖”一等奖 (2009)、“****成就奖” (2009)、自然科学研究一等奖 (2011)、国家自然科学二等奖（2013）
 
2007年8月起:厦门大学全职特聘教授并兼任美国Scripps研究所教授。
2001年11至2007年7月:兼任厦门大学特聘教授。
1993至2007:历任美国Scripps研究所助理教授、副教授、教授。
1990至1992:德克萨斯大学西南医学中心博士后。
1990:获布鲁塞尔大学博士学位。
1982和1985年:获北京大学学士和硕士学位。

主要学术成就
韩家淮教授在世界上率先发现p38信号通路。细胞内存在多条信号通路以介导不同的生物学反应。p38信号通路是细胞内最重要的信号通路之一，它在许多生物学反应包括细胞周期调控、细胞增殖、发育、分化、衰老、凋亡、免疫反应及肿瘤发生中起重要作用。韩家淮教授领导的实验室在p38信号通路的研究领域一直保持世界领先地位。 迄今已在世界主流学术刊物上发表论文200余篇。韩家淮教授的研究成果将会有助于我们进一步了解传染及免疫性疾病、心血管疾病和癌症发生的分子机理，从而为预防治疗这些人类顽疾提供一些新的思路和方法。

主要研究兴趣
生物体内存在着抵御外界感染与侵害，清除内部病变的机构--免疫系统。免疫的功能可分为先天性免疫和获得性免疫，韩家淮教授的研究重点是在先天性免疫系统中细胞内信号的传导。

研究方向包括：
1.炎症反应及免疫性疾病的分子机制；
2.应激（如辐射、许多化学致癌物、病原体感染、炎症因子与基因突变等）反应与癌症发生以及其它疾病的关系。