推荐一篇发表在Science Advances上的文章，文章标题为“NET formation is a default epigenetic program controlled by PAD4 in apoptotic neutrophils”。本文通讯作者是来自Ben A. Croker教授和其课题组的Yanfang Peipei Zhu博士，Ben A. Croker教授课题组致力于细胞死亡和炎症响应等相关的研究。本文中，作者通过流式分选术，基因组学技术以及蛋白质组学策略，成功揭示了细胞凋亡和中性粒细胞胞外杀菌网络（NET）形成之间的关系。
中性粒细胞胞外杀菌网络是病原体捕获与杀伤的重要结构。在中性粒细胞被病原体激活后，PAD4被随机靶向瓜氨酸化，导致染色质电荷结构异常，由紧密的高级结构转变为松散的网络化构象。最终，其能随着裂解性细胞死亡导致的内容物外泄而释放到上清中，实现对病原体进行捕获。然而，目前这一过程的激活机制并没有被有效揭示。
为了解决这一问题，本文中，作者通过传统生化策略与流式细胞术，证明了PAD4的激活与细胞凋亡的关系。他们发现，在PAD4敲除前后，PAD4依赖的组蛋白H3上的瓜氨酸化修饰不仅与非凋亡性程序性死亡相关，还与细胞凋亡密切相关。同时，凋亡的激活同样的会刺激PAD4活性的上调，进而导致NET的形成与分泌。
通过基于CUT&Tag的表观基因组学策略和显微成像技术，他们发现，凋亡发生时，组蛋白H3上的瓜氨酸化修饰发生了重新分布。结合ATAC-seq结果，他们意识到，这一过程中的染色质的可及性发生了显著的变化。
此前的报道中指出，PAD4介导的瓜氨酸化可以降低染色质或者蛋白质复合物的聚集程度。因此，为了对可及性变化导致的相互作用蛋白的变化，研究者通过生物素标记的苯基乙二醛（Biotin-PG）探针，对瓜氨酸化蛋白质组进行了直接捕获。后续基于常规蛋白质组学流程，对PAD4敲除前后的蛋白质组进行了分析。结果显示，包括PAD4自身在内的，此前报道的的瓜氨酸化蛋白被成功有效地捕获与鉴定。
对数据进行分析，他们将目光聚焦在GSDME上。GSDME是GSDM家族的重要成员之一，其在被对应caspases切割后，具有上膜打孔的能力。对其在NET形成过程中的功能进行解析，研究者意识到，GSDME的裂解对与H3瓜氨酸化的产生具有极大的促进作用。结合流式结果，他们认为，GSDME激活导致的细胞质膜或其他亚细胞区室的孔道对于细胞质中钙离子的积累与PAD4的激活来说，至关重要。综上，本文中，作者通过流式分选术，基因组学技术以及蛋白质组学策略，成功揭示了细胞凋亡过程中的中性粒细胞胞外杀菌网络并行形成的分子机制，确定了GSDME在此过程中的核心调控作用，具有重要意义。
文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj1397原文引用：DOI: 10.1126/sciadv.adj1397
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