细胞焦亡(pyroptosis)是一种细胞程序性死亡方式,表现为细胞不断胀大直至细胞膜破裂,导致细胞内容物的释放进而激huo强烈的炎症反应。自2015年以来,邵峰院士等人发现,caspase-1和caspase-11/4/5是通过切割一个叫做Gasdermin-D(GSDMD)的蛋白而诱发细胞焦亡的,GSDMD在被caspase-1或caspase-11/4/5切割后,释放出其N端结构域,该结构域具有结合膜脂并在细胞膜上打孔的活性,这样就导致细胞渗透压的变化而发生胀大直至细胞膜的破裂(Shi et al., Nature 2015;Ding et al., Nature 2016)。相比于细胞凋亡,细胞焦亡发生的更快,并会伴随着大量促炎症因子的释放。由于细胞焦亡需要炎症性caspase的参与,其与另一种坏死性和炎症性的细胞程序性死亡方式—坏死性凋亡不一样,坏死性凋亡发生不需要caspase的参与。冠xin病细胞焦亡涉及经典和非经典两种信号通路,其中炎症小体是细胞焦亡发生的关键环节。重庆细胞焦亡检测服务
复旦大学生命科学学院李继喜课题组在炎性坏死(细胞焦亡)作用机理研究方面取得重要进展。相关成果日前发表于美国《国家科学院院刊》。在此之前,科学家们尚未获得GSDMD蛋白高分辨率三维结构信息,从自抑制状态到活化状态的构象变化也不清楚。李继喜团队通过X-光晶体衍射方法解析了GSDMD-C的三维精细结构,并结合X-射线小角衍射和动态光散射等技术分析了GSDMD的溶液结构及物理化学性质。研究发现,GSDMD-C的***段柔性区域深入到GSDMD-N结构域中,对GSDMD的稳定性起着很大作用。同时,基于三维结构的定点突变及替换实验表明,该区域对于细胞存活至关重要。表面电荷分布则表明,与C端结构域分开后,GSDMD的N端结构域表面暴露出来,通过正负电荷之间的相互作用,进一步寡聚从而引起细胞焦亡。广西细胞焦亡咨询问价细胞焦亡在抵抗外部病原体入侵和感知内源危险信号中发挥着不可替代的作用。
若细胞膜上出现了少量gasdermin孔,细胞则会启动补偿机制去减小细胞体积。其中包括由于细胞肿胀激huo的K+、Cl–通道,该通道可促进胞内溶质及水流出细胞[18]。且细胞内高尔基体被激huo,发挥紧急胞吐作用,胞吐小泡的膜与细胞膜融合,修补含孔的膜,则不会进一步引起细胞焦亡。若细胞膜仍存在大量gasdermin孔,则细胞补偿机制失效,细胞体积继续增大。一旦体积增大到超过细胞膜承受能力,胞膜分离,形成一个个充满液体的小体,此后细胞膜破裂,触发细胞焦亡,大量内容物及白介素释放至细胞外,扩大炎症反应。此外,在细胞焦亡期间,caspase-1切割GSDMD同时切割IL-1β及IL-18前体,以在细胞膜破裂之前产生成熟细胞因子。IL-1β (4.5 nm)和IL-18 (5.0 nm)可通过gasdermin孔(10–15 nm)释放到胞外,这也解释了在细胞裂解前可在胞外观察到IL-1β和IL-18的现象。
高脂血症是动脉粥样yin化(As)的重要危险因素。高脂环境可诱导活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)生成增加,触发内皮细胞焦亡及下游炎症瀑布,加剧As进展;还可促进平滑肌细胞AIM2、GSDMD-N等基因表达,通过诱导平滑肌细胞焦亡,增加小鼠斑块面积和死亡细胞数量,增加斑块的不稳定性。氧化型低密度脂蛋白(oxidizedlowdensitylipoprotein,ox[1]LDL)有较强的促As作用,可通过ERS/ASK1轴或诱导miR-125a-5p表达,诱导内皮细胞焦亡。ox-LDL诱导巨噬细胞焦亡的同时,通过限制自噬促进细胞焦亡发生,促进坏死核形成和斑块不稳定。研究表明,细胞自噬相关基因Atg7沉默后,可jihuo细胞焦亡途径。
Caspase-1由一个被称为炎症小体(Inflammasome)的复合物在感知病原信号后激huo,是细胞质天然免疫**为重要的通路之一。邵峰实验室在此前的研究中曾鉴定了多个感知病原细菌的天然免疫受体蛋白(Zhaoetal.,Nature2011;Xuetal.,Nature2014),负责介导炎症小体组装和下游caspase-1的激huo。在去年的研究中(Shietal.,Nature2014),邵峰实验室还发现人的caspase-4/5和小鼠的caspase-11是细菌脂多糖(LPS,又称为内dusu)的胞内受体,在结合LPS后发生寡聚而活化,诱导细胞焦亡,在内dusu休克和革兰氏阴性细菌诱导的败血症中发挥至关重要的作用。然而,长期以来人们对caspase-1/4/5/11活化如何引发细胞焦亡的机制则完全不清楚。在这项***的研究中,邵峰实验室的研究人员利用***的CRISPR/Cas9基因组编辑技术,在小鼠的巨噬细胞中针对caspase-1和caspase-11介导的细胞焦亡通路,分别进行了全基因组范围的遗传筛选,以寻找那些敲除后可以抑制细胞焦亡的基因。非经典途径细胞焦亡可能与慢性阻塞性肺疾病(chronicobstructivepulmonarydisease,COPD)的发生有关。重庆细胞焦亡检测服务
细胞焦亡属于炎症性死亡途径,按jihuo机制,可分为Caspase-1依赖和不依赖两种途径。重庆细胞焦亡检测服务
在动物和人体中已被证实,被感ran的细胞和入侵的病原微生物可被宿主用细胞死亡的方式来清chu。在过去的十年中,细胞死亡命名委员会(NCCD)从形态、生化和功能的角度解释细胞死亡。NCCD目前将细胞死亡分为意外细胞死亡(ACD)、阿诺基斯内在凋亡(anoikis)、自噬依赖性细胞死亡(autophagy-dependent cell death)、细胞衰老(Cellular senescence)、内质细胞死亡(entotic cell death)、外源性凋亡(extrinsic apoptosis)、免疫原性细胞死亡(immunogenic cell death)、溶酶体依赖性细胞死亡(intrinsic apoptosis)、线粒体通透性转变(MPT)驱动的坏死、有丝分裂崩溃(mitotic catastrophe)、NETotic细胞死亡、调节性细胞死亡(RCD)、铁死亡(ferroptosis)、细胞焦亡(pyroptosis)等。重庆细胞焦亡检测服务
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