发现GSDMB成孔活性及病原体逃逸天然免疫的分子机制

细胞毒性淋巴细胞衍生颗粒酶A (GZMA)切割GSDMB，一种gasdermin家族的孔隙形成蛋白，以触发靶细胞焦亡。GSDMB和gasdermin家族成员GSDMD被福氏志贺氏菌泛素连接酶毒力因子IpaH7.8降解的报道并不一致。IpaH7.8是否以及如何同时作用于这两种gasdermins尚不明确，GSDMB的焦亡功能最近甚至受到了质疑。

2023年3月29日，中国科学院生物物理研究所丁璟珒及北京生命科学研究所邵峰共同通讯在Nature 在线发表题为“Structural mechanisms for regulation of GSDMB pore-forming activity”的研究论文，该研究报道了IpaH7.8-GSDMB复合物的晶体结构，该研究展示了IpaH7.8如何识别GSDMB成孔域。该研究澄清IpaH7.8通过类似的机制靶向人类(而不是小鼠)GSDMD。全长GSDMB的结构表明其自抑制能力强于其他gasdermins。GSDMB具有多种剪接异构体，它们同样被IpaH7.8靶向，但表现出截然不同的焦亡活性。

外显子6在异构体中的存在决定了GSDMB的成孔及焦亡焦活性。该研究确定了27倍对称GSDMB孔的冷冻电子显微镜结构，并描述了驱动孔形成的构象变化。该结构揭示了外显子-6衍生元素在孔隙组装中的重要作用，解释了最近研究中使用的非典型剪接异构体中的焦亡缺陷。不同的癌细胞系具有明显不同的异构体组成，与GZMA刺激后焦亡的发生和程度相关。总之，该研究阐明了致病菌和mRNA剪接对GSDMB成孔活性的精细调控，并确定了潜在的结构机制。

另外，2023年3月29日，康涅狄格大学阮建彬团队在Nature 在线发表题为“Structural basis for GSDMB pore formation and its targeting by IpaH7.8”的研究论文，该研究报道了人GSDMB与志贺氏菌IpaH7.8及GSDMB孔复合物的冷冻电镜结构。GSDMB - IpaH7.8复合物的结构确定了GSDMB中三个带负电荷残基的基序作为IpaH7.8识别的结构决定因素。人类，而不是小鼠，GSDMD包含这一保守motif，解释了IpaH7.8的物种特异性。GSDMB的孔隙结构表明，在GSDMB中，另一种剪接调控的畴间连接剂作为GSDMB孔隙形成的调节剂。具有典型结构域间连接子的GSDMB异构体表现出正常的焦亡活性，而其他异构体表现出衰减或没有焦亡活性。总的来说，这项工作揭示了志贺氏菌IpaH7.8识别和靶向GSDMs的分子机制，并显示了GSDMB的结构决定因素对其焦亡灭活性至关重要。

细胞焦亡对免疫防御感染和内源性危险至关重要。细胞焦亡作用由gasdermin家族执行，其成员共享一个N端成孔域和一个C端自抑制域。gasdermin D (GSDMD)分别在典型和非典型炎症小体中介导caspase-1和caspase-11/caspase-4/caspase-5介导的焦亡。caspases裂解GSDMD的域间连接子；释放的GSDMD-N结构域穿过质膜导致细胞裂解。啮齿动物中不存在GSDMB，其多态性与哮喘风险增加有关。GSDMB由天然杀伤细胞和细胞毒性T淋巴细胞中的颗粒酶A (GZMA)通过域间连接子K244位点的裂解激活。细胞毒性T淋巴细胞对癌细胞的焦亡杀伤刺激了有效的抗肿瘤免疫。

IpaH7.8识别GSDMB的结构基础及GSDMB自抑制的特征（图源自Nature ）最近的一项研究报告指出，福氏志贺氏菌使用III型分泌系统效应物IpaH7.8特异性泛素化GSDMB进行蛋白酶体降解。另一个研究小组也研究了IpaH7.8对细胞焦亡介导的防御的抑制作用，但确定了人(而不是小鼠)GSDMD作为其底物。这两种情况下的发现虽然不一致，但都说明了为什么福氏志贺氏菌会引起人类细菌性痢疾，而不是小鼠。值得注意的是，前一项研究表明，GSDMB被自然杀伤细胞来源的GZMA切割后，不会引起焦亡，但会杀死细胞内的细菌。另一项关于GSDMB在炎症性肠病中的研究也声称，它在调节肠上皮的维持和修复中具有促焦亡功能，再次对GSDMB是否是一种形成孔隙的促焦蛋白提出了质疑。

GSDMB中异构体依赖性成孔活动的应用（图源自Nature ）该研究报道了IpaH7.8-GSDMB复合物的晶体结构，该研究展示了IpaH7.8如何识别GSDMB成孔域。该研究澄清IpaH7.8通过类似的机制靶向人类(而不是小鼠)GSDMD。全长GSDMB的结构表明其自抑制能力强于其他gasdermins。GSDMB具有多种剪接异构体，它们同样被IpaH7.8靶向，但表现出截然不同的焦亡活性。外显子6在异构体中的存在决定了GSDMB的成孔及焦亡焦活性。该研究确定了27倍对称GSDMB孔的冷冻电子显微镜结构，并描述了驱动孔形成的构象变化。该结构揭示了外显子-6衍生元素在孔隙组装中的重要作用，解释了最近研究中使用的非典型剪接异构体中的焦亡缺陷。不同的癌细胞系具有明显不同的异构体组成，与GZMA刺激后焦亡的发生和程度相关。总之，该研究阐明了致病菌和mRNA剪接对GSDMB成孔活性的精细调控，并确定了潜在的结构机制。参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05872-5https://www.nature.com/articles/s41586-023-05832-z