分享一篇发表在Nature上的文章：ROS-dependent S-palmitoylation activates cleaved and intact gasdermin D，通讯作者是哈佛医学院的吴皓教授以及目前在本·古里安大学的Liron David(曾为吴皓组内博士后)，吴皓教授的主要研究方向包括结构生物学、先天免疫等。这篇文章作者发现相比于GSDMD的切割，GSDMD的棕榈酰化修饰对其在焦亡过程中的功能起到了更加决定性的作用。GSDMD是细胞焦亡过程中的关键蛋白，此前的研究表明GSDMD在细胞焦亡发生时可被Caspase切割，从而释放出N端结构域，释放出的N端结构域进一步形成寡聚体并上膜打孔，最终造成细胞死亡。但此前的研究发现人源GSDMD的C191A突变体会影响其寡聚和造成细胞死亡的能力，因此本文作者尝试探究GSDMD的C191位上是否发生了棕榈酰化修饰，以及修饰是否影响了GSDMD的功能。作者首先使用炔基衍生的棕榈酸探针标记细胞，经过click反应并成像后发现GSDMD上的确存在棕榈酰化修饰。随后他们通过生物素交换反应证实，棕榈酰化修饰发生在全长以及N端的GSDMD上，并通过对GSDMD的半胱氨酸进行点突变证实了修饰发生在C191位上。为了对修饰水平进行定量，他们在高ROS条件下通过还原去除GSDMD上的棕榈酰化，再通过对还原产生的乙基棕榈酸进行定量，确定了高ROS条件下修饰水平达到91%。为了在体外实验中初步探索C191位棕榈酰化修饰的功能，他们发现使用羟胺处理去除棕榈酰化后GSDMD-NT的寡聚化完全消失，对C191位进行突变或抑制棕榈酰化修饰酶均有相同的效果，说明GSDMD-NT的棕榈酰化修饰对其寡聚过程至关重要。另外，体外脂质体的实验表明，C191位对于GSDMD-NT破坏脂质体结构也起关键作用。为了研究炎症小体激活过程中GSDMD上棕榈酰化的功能，他们首先发现在巨噬细胞中激活炎症小体会导致全长以及GSDMD的N端结构域棕榈酰化修饰的上调。对内源GSDMD敲除并回补D275A突变体(会导致GSDMD无法被切割释放N端)后他们发现，即使此时GSDMD无法被切割激活，细胞在诱导焦亡后依然出现特征性的IL-1β释放以及细胞死亡现象。后续作者进一步发现，细胞内ROS能够促进GSDMD的棕榈酰化，并且GSDMD的棕榈酰化又能够进而破坏线粒体来增加ROS生成，二者以相互促进的方式促使细胞焦亡发生。前面关于全长GSDMD的结果暗示着GSDMD可能无需切割也可发挥上膜打孔的功能。为了验证这一猜想，作者在体外实验中发现棕榈酰化修饰的全长GSDMD同样可以破坏脂质体膜，细胞实验也表明，通过D275A突变来阻止GSDMD后细胞同样能够发生焦亡，且增加细胞内ROS水平同样能够促进这一过程，后续作者通过全长的棕榈酰化GSDMD冷冻电镜结构对其成孔机制进行了解释。最后，作者通过对已知的棕榈酰化修饰酶进行敲低确定了GSDMD的棕榈酰化修饰酶是zDHHC5和zDHHC9，并且ROS是通过抑制蛋白酶体对zDHHC5和zDHHC9的降解来上调GSDMD的棕榈酰化修饰水平。总之，这篇文章发现GSDMD的C191位棕榈酰化修饰对其功能至关重要，其重要程度要高于GSDMD被caspase的切割，且该修饰在焦亡过程中的产生依赖于细胞内的ROS。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07373-5文章引用：10.1038/s41586-024-07373-5
目前评论：