信号诱导 NLRP3 相分离启动炎性小体激活：炎症性疾病机制与治疗新突破

为探究 NLRP3 炎性小体如何被激活这一关键问题，研究人员开展了关于信号诱导 NLRP3 相分离的研究。结果发现信号依赖的 NLRP3 相分离启动其激活，ZDHHC7 介导的棕榈酰化等起重要作用。这为理解 NLRP3 激活机制及相关疾病治疗提供新方向。

　　

在生命的微观世界里，免疫系统犹如一座精密的堡垒，时刻守护着人体的健康。其中，NLRP3 炎性小体（一种在免疫反应中起关键作用的蛋白质复合物）扮演着重要角色。当它被激活时，会引发一系列免疫反应，对抵御病原体入侵至关重要。然而，目前 NLRP3 如何感知细胞应激和危险信号，以及究竟是什么直接激活了它，仍是未解之谜。这一知识空白就像堡垒中的漏洞，阻碍着我们对许多炎症、代谢和神经退行性疾病的深入理解与有效治疗。

为了填补这一关键空白，北京大学的研究人员踏上了探索之旅。他们深入研究信号诱导 NLRP3 相分离在其激活过程中的作用机制。研究发现，信号依赖的 NLRP3 相分离是其激活的关键起始步骤。具体而言，棕榈酰转移酶 ZDHHC7 介导的持续性 NLRP3 棕榈酰化（一种蛋白质修饰过程，可影响蛋白质的定位和功能）以及 NLRP3 的 FISNA 结构域中的一个内在无序区域（IDR）发挥了重要作用。此外，研究还揭示了至少三种信号诱导 NLRP3 相分离的作用模式。这些发现为 NLRP3 激活机制提供了新的视角，也为相关疾病的治疗策略开发带来了新的希望。该研究成果发表在《Cell Research》杂志上。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：通过 CRISPR-Cas9 技术构建基因编辑细胞系和进行全基因组筛选，以此来确定与 NLRP3 激活相关的关键基因；利用免疫印迹（Western blot）、免疫共沉淀等技术检测蛋白质的表达、修饰和相互作用；采用体内小鼠模型，研究 NLRP3 在体内的激活情况及相关基因的功能；借助多种显微镜技术，如免疫荧光显微镜、透射电子显微镜（TEM）等，观察 NLRP3 的定位和聚集状态。

下面详细介绍研究结果：

• ZDHHC7 对 NLRP3 激活至关重要：研究人员构建了携带 hNLRP3（R²⁶²W）杂合功能获得性突变的 THP-1 细胞系，利用 CRISPR-Cas9 系统进行全基因组筛选，发现 ZDHHC7 基因对 NLRP3 激活至关重要。ZDHHC7 缺陷会抑制 LPS 诱导的 caspase-1 激活、乳酸脱氢酶（LDH）释放和细胞焦亡（一种程序性细胞死亡方式）。进一步研究表明，ZDHHC7 介导 NLRP3 的持续棕榈酰化，定位在反式高尔基体网络（TGN）和溶酶体，其催化活性对 NLRP3 激活不可或缺。

• ZDHHC7 介导 NLRP3 的棕榈酰化位点：通过一系列实验，研究人员确定了 ZDHHC7 棕榈酰化 hNLRP3 的位点为 Cys¹³⁰和 Cys²⁶¹，mNLRP3 的位点为 Cys¹²⁶。hNLRP3-C²⁶¹S 突变体的棕榈酰化水平显著降低，炎性小体激活也受到损害。

• ABHD13 负向调节 NLRP3：ABHD13 在 NLRP3 激活中起负向调节作用。ABHD13^-/-THP-1 细胞和 Abhd13^-/-骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs）中，NLRP3 激活、IL-1β 分泌和 LDH 释放均增强。ABHD13 通过去棕榈酰化 NLRP3 来抑制其激活。

• ZDHHC7 在体内对 NLRP3 激活的重要性：在体内实验中，研究人员利用 Zdhhc7^-/-小鼠的多种细胞，证实了 ZDHHC7 对 mNLRP3 激活的必要性。在 LPS 诱导的败血症模型中，Zdhhc7^-/-小鼠血清中 IL-1β 水平显著降低，生存率提高。此外，2 - 溴棕榈酸酯（2-BP）预处理可降低小鼠血清中 IL-1β 水平，提高 LPS 攻击后的生存率，表明抑制 NLRP3 棕榈酰化可能用于干预 NLRP3 相关疾病。

• NLRP3 激活后的聚集现象：受到刺激后，NLRP3 会形成聚集物。研究发现，NLRP3 的聚集依赖于 ZDHHC7 介导的棕榈酰化，且具有液 - 液相分离（LLPS）的特性，呈现出类似液体的动态融合和分裂现象。2-BP 或 cerulenin 可消除尼日利亚菌素（nigericin）诱导的 NLRP3 聚集和囊泡募集，而 ZDHHC7 的表达可恢复这一过程。

• NLRP3 激活的关键因素：研究表明，多聚碱性区域和囊泡定位对 NLRP3 激活并非必需。mNLRP3 的多聚碱性区域突变后，仍能正常激活炎性小体，且 NLRP3 激活不依赖于其在囊泡上的定位，而是依赖于其相分离形成的聚集物。

• NLRP3 的相分离机制：激活后的 NLRP3 会发生相分离，形成具有液体特性的聚集体。FISNA 结构域中的 IDR 对 NLRP3 相分离至关重要，其中保守的疏水残基介导多价弱相互作用。此外，K⁺外流、咪喹莫特（IMQ）、心磷脂和棕榈酸酯等均可诱导 NLRP3 在体外和细胞内发生相分离和激活。

• 两亲性分子对 NLRP3 的影响：两亲性分子如脂肪醇和化疗药物阿霉素、紫杉醇等可直接诱导 NLRP3 相分离和激活，且不依赖于 ZDHHC7。这些分子通过降低 NLRP3 的溶解度来促进其相分离，与传统的 NLRP3 激活剂作用方式不同。

综上所述，该研究揭示了信号诱导 NLRP3 相分离启动炎性小体激活的机制，为理解 NLRP3 在炎症、代谢和神经退行性疾病中的作用提供了重要依据。研究表明，NLRP3 激活存在多种模式，ZDHHC7 介导的棕榈酰化在其中起着关键的调控作用。此外，两亲性分子对 NLRP3 的激活作用也为相关疾病的治疗带来了新的思考，提示在药物研发和应用中需要谨慎考虑这些分子对 NLRP3 激活的潜在影响。这项研究为开发针对 NLRP3 相关疾病的治疗策略开辟了新的方向，有望推动未来精准医学的发展，为患者带来新的希望。