細胞死亡調控系統性淋巴細胞增生疾病。受訪(fǎng)者供圖
5月19日，《細胞-報告》在線(xiàn)發(fā)表了中科院上海營(yíng)養與健康研究所研究員章海兵團隊的研究成果，該研究揭示小鼠RIPK3蛋白突變可導致RIPK1-RIPK3相互作用缺失，從而抑制體內、外細胞程序性壞死的發(fā)生。
此外，研究人員發(fā)現，在FADD敲除小鼠模型中，RIPK3蛋白突變還會(huì )導致嚴重的自身免疫性淋巴細胞增生綜合征。章海兵表示，這為相關(guān)疾病的治療提供了理論基礎和潛在靶點(diǎn)。
神奇的蛋白讓細胞又死又活
自身免疫性淋巴細胞增生綜合征是一種以淋巴細胞增生為特征的自身免疫疾病。該疾病的發(fā)病原因是淋巴細胞的死亡通路被阻斷，導致淋巴細胞的發(fā)育穩態(tài)被破壞，表現為淋巴結腫大、脾臟腫大、淋巴瘤以及其它自身免疫疾病的發(fā)生。
章海兵解釋?zhuān)敊C體正常的細胞凋亡和程序性壞死均被破壞時(shí)，這種疾病便會(huì )發(fā)生。
細胞程序性壞死是一種新型的細胞炎性死亡方式，以胞質(zhì)內蛋白形成壞死小體，細胞膜形成孔破裂釋放內容物為主要特征。壞死小體主要由受體相互作用蛋白激酶1和3（RIPK1、RIPK3)組成，RIPK1與RIPK3通過(guò)功能域RHIM形成多聚蛋白復合體。目前RIPK3蛋白RHIM功能域的生理功能和作用機制尚不清楚。
章海兵團隊通過(guò)體外細胞實(shí)驗發(fā)現，過(guò)表達人源和鼠源的RIPK3蛋白能誘導細胞發(fā)生細胞凋亡，通過(guò)突變RIPK3蛋白RHIM功能域上的重要位點(diǎn)，不僅能阻止RIPK1/RIPK3蛋白多聚體的出現，也可以阻止細胞凋亡和細胞程序性壞死的發(fā)生。
因此，體外實(shí)驗結果表明該突變位點(diǎn)能調控RIPK3蛋白的RHIM功能域，從而影響細胞死亡功能。“也就是說(shuō)，該人源和鼠源位點(diǎn)都可以破壞RHIM介導的RIPK3多聚引起細胞死亡的功能。”章海兵告訴《中國科學(xué)報》。
小鼠存活但卻患病了
為研究RIPK3蛋白RHIM功能域的體內功能，研究人員通過(guò)CRISPR-Cas9構建了特定點(diǎn)突變的小鼠模型。免疫共沉淀實(shí)驗顯示，點(diǎn)突變后的RIPK3蛋白不能與RIPK1發(fā)生相互作用。
為進(jìn)一步證實(shí)該點(diǎn)突變抑制細胞壞死的作用，研究人員在FADD基因敲除小鼠模型中引入該突變。結果發(fā)現，本應胚胎致死的小鼠活了下來(lái)，并且活到了成年。
章海兵解釋?zhuān)現ADD敲除小鼠在胚胎發(fā)育的10天左右時(shí)，會(huì )因過(guò)度細胞壞死而胚胎死亡。而RIPK3的點(diǎn)突變可以挽救FADD敲除導致的小鼠胚胎致死并存活到成年。“這證明，RIPK3蛋白RHIM功能域在體內介導細胞程序性壞死中起關(guān)鍵作用”。
值得注意的是，本應胚胎死亡的FADD敲除小鼠雖然因RIPK3點(diǎn)突變活下來(lái)了，但卻患有系統性淋巴細胞增生。有趣的是，在FADD敲除小鼠的基礎上，與敲除RIPK3基因相比，RIPK3點(diǎn)突變小鼠的疾病更嚴重了。
“換句話(huà)說(shuō)，FADD敲除基礎上，RIPK3點(diǎn)突變蛋白能介導炎癥反應促進(jìn)小鼠系統性淋巴細胞增生疾病。”章海兵推測，這可能提示，RIPK3觸發(fā)的細胞炎癥反應是依賴(lài)于RIPK3的蛋白骨架，而不依賴(lài)于點(diǎn)突變。“因此，RIPK3點(diǎn)突變后，蛋白骨架還在，炎癥反應仍會(huì )發(fā)生，疾病表現更為嚴重。”
兩種蛋白仍有“料”可挖
此外，在以上實(shí)驗基礎上，研究人員發(fā)現，進(jìn)一步敲除RIPK1則可以緩解系統性淋巴細胞增生。
這表明RIPK3的RHIM功能結構域不僅在介導細胞程序性壞死信號通路中具有關(guān)鍵作用，而且通過(guò)與RIPK1的相互作用，該功能域可調控淋巴細胞發(fā)育及免疫穩態(tài)。“這為治療相關(guān)自身免疫性疾病提供了理論基礎和新的靶點(diǎn)。”章海兵表示。
RIPK3不僅介導細胞程序性壞死，同時(shí)也介導炎癥反應。對此，中科院上海巴斯德研究所研究員王海坤對《中國科學(xué)報》表示，該研究通過(guò)構建不同于之前報道的RIPK3蛋白RHIM結構域突變小鼠，揭示了RIPK3的RHIM結構域在細胞死亡及系統性淋巴細胞增生疾病中的作用。
“這也為該領(lǐng)域進(jìn)一步研究關(guān)鍵分子RIPK3不同結構域的生物學(xué)意義，提供了新的動(dòng)物模型。”王海坤說(shuō)。
接下來(lái)，章海兵研究團隊將繼續研究RIPK3的點(diǎn)突變和RIPK1的相互作用，探索其調控細胞死亡信號通路的作用機制和炎癥機制。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.107650
作者：辛雨
來(lái)源：中國科學(xué)報
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