分享一篇发表在Nature上的文章，题目为“Structure and assembly of a bacterial gasdermin pore”，通讯作者是来自哈佛医学院的Philip J. Kranzusch和其课题组的博士后Alex G. Johnson，他们的主要研究方向是细菌对病原体免疫的生物学机制。Gasdermin（GSDM）蛋白家族在哺乳动物细胞中可以进行寡聚体组装，结合质膜成孔并引起细胞焦亡，在消除感染、调节免疫反应等方面有着至关重要的功能。而在本文中，作者则将目光转向原核细菌中的GSDM蛋白（bGSDM），确定了多种bGSDM聚合体的组装结构，发现不同细菌可以形成多样的bGSDM孔隙结构。作者首先使用一组来自不同细菌门的bGSDM同系物在体外重建了孔隙结构，理论上细菌和人类的GSDM具有相似的激活机制，经过具有感知噬菌体感染等功能的一系列上游蛋白的活化，抑制性 C 端结构域（CTD）释放出成孔的 N 端结构域 （NTD）。在体外重构实验中，作者设置了可人工激活GSDM的切割位点，将活化的bGSDM变体重组在脂质体上，并使用负染色电子显微镜可视化膜孔，结果可以观察到细菌GSDM膜孔的结构具有较大的变化范围，且大大超出人类GSDM孔的尺寸。通过单颗粒冷冻电子显微镜（cryo-EM）分析，作者发现在其研究的bGSDM中，孔径尺寸最大的Vitiosangium bGSDM除了形成以往认知的单环孔外，还可以形成形似“弹簧”的结构，原子模型解析其为52聚体，这一新结构可能说明这类细菌GSDM可能提供更为复杂精细的调控以保护细菌免受病毒侵害。且作者的表征表明bGSDM孔组装非常稳定，对整个蛋白质长度的微小扰动具有鲁棒性，这是与哺乳动物GSDM对应物不同的特征。最后，作者着重关注了N末端Cys的棕榈酰化修饰对bGSDM的作用。在实验中，作者观察到棕榈酰结合口袋的大多数突变不会损害 bGSDM 介导的细菌死亡，但修饰位点半胱氨酸残基本身的C4A突变导致bGSDM失活并挽救了细菌的生长。体外纯化实验表明C4A突变体可以形成稳定的蛋白，但形成膜孔和导致脂质体泄漏的能力均显著降低，说明N末端棕榈酰修饰在bGSDM孔的形成中具有直接作用。分子动力学模拟则提供了与实验结果一致的模型，即bGSDM利用棕榈酰化来加强膜相互作用并诱导膜紊乱以降低孔隙形成的能量势垒，棕榈酰化刺激初始膜相互作用并在完全孔形成之前稳定中间 bGSDM 组装体。总的来说，本文解析了多种细菌GSDM的蛋白质结构，并通过对其中一类亚型的解析发现了棕榈酰化修饰在细菌GSDM诱导程序性死亡中的作用。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07216-3原文引用：DOI: 10.1038/s41586-024-07216-3
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