[科研]同期发表四篇science,这个热点该追吗?

2019-04-12 12:47:00
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摘要

近些年来,随着国家对基础科研领域的大力支持,国内涌现出了大量的优秀科学家,他们在各自的领域都取得了重大的突破。在最新一期science杂志上同时发表了四篇炎症小体(inflammasome)相关文,其中有两篇是由清华大学柴继杰教授完成,由此可见,在这个领域国内学者还是相当杰出的。


首先给大家介绍一下炎症小体(inflammasome)的概念,炎症小体是由细胞中的NOD样受体家族成员,ASC和蛋白剪切酶caspase-1组成的多聚蛋白复合物,在受到外界病原相关分子模式或者危险相关分子模式刺激时,NOD样受体会感知这些信号,诱导炎症小体复合物组装活化,随后caspase-1变成活化状态,一方面剪切炎性细胞因子IL-1β和IL-18,诱导后者活化释放,介导炎症反应清除病原微生物和危险信号;另一方面,caspase-1还能够剪切GSDMD,导致GSDMD活化,诱导细胞膜穿孔,介导细胞焦亡(Pyroptosis)。



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在炎症小体相关领域,除了柴教授,还有几位国内学者也相当突出。首先要说的是北京生命科学研究所的邵峰院士,他首次发现了炎症小体的非经典通路,并且鉴定出了介导细胞焦亡的关键蛋白GSDMD,在这个领域已经发表了二十多篇主刊。


还有就是中国科学技术大学的周荣斌教授,他的主要贡献是首次阐明了线粒体活性氧(ROS)在炎症小体活化过程中的关键作用,是炎症小体活化的三大假说之一,相关文章于2011年发表在nature杂志上,目前已经被引用2400次,是炎症小体领域引用次数最高的文章。


除此之外,华人学者陈志坚教授在炎症小体领域也有较大建树,特别是他近期发表在nature上的文章阐明了高尔基体在NLRP3炎症小体活化过程中的重要作用。


闲话少说,下面简要看看这期science上的四篇关于炎症小体的文章。


首先是两篇关于NLRP1B炎症小体的文章,通讯作者分别为加州大学伯克利分校的Russell E. Vance教授和隆凯特琳癌症中心的Daniel A. Bachovchin教授。在这两篇文章中,作者推翻了以往关于NLRP1B炎症小体活化机制的自抑制理论,阐明了NLRP1B的功能性降解对其活化至关重要


研究背景:NLRP1B炎症小体是由NLRP1B受体,接头蛋白ASC(有时候不需要)以及caspase-1前体组成的多聚蛋白复合物。目前的研究表明寄生虫,弓形虫以及炭疽杆菌的毒素能够将NLRP1B的N端结构域进行水解,解除其自抑制功能,诱导NLRP1B炎症小体组装活化。虽然这种自抑制机制能够解释部分毒素活化的NLRP1B炎症小体,但是却无法解释一些蛋白酶体抑制剂,比如MG132和Bortezomib为何也能一直NLRP1B的活化,这表明NLRP1B炎症小体的活化还存在其他的活化机制。


研究结果:为了探究NLRP1B炎症小体的活化机制,Russell E. Vance教授课题组对NLRP1B的N端结构域进行逐次突变,发现无论怎样突变都不影响N端对NLRP1B的抑制作用,这表明N端的功能无氨基酸序列特异性。后期研究表明受到毒素刺激后,NLRP1B的N端序列发生水解导致不稳定,随后在泛素连接酶IpaH7.8的帮助下,N端发生蛋白酶体途径降解,释放出C端的UPA-CARD肽段与caspase-1结合形成NLRP1B炎症小体。


Daniel A. Bachovchin教授课题组通过cas9技术进行全基因组筛选参与NLRP1B炎症小体活化的基因,发现大量介导蛋白酶体降解的基因参与炎症小体活化,这暗示NLRP1B的降解与其活化密切相关。

随后作者发现毒素的致死因子能够对NLRP1B N端结构域的44-45位点进行剪切,在UBR2/4的帮助下发生降解,释放C端结构域和caspase-1组装成NLRP1B炎症小体。

可以看到,这两篇文章虽然用了不同的研究思路和策略,但是殊途同归,获得了一致的结论,提出了NLRP1B炎症小体活化的新机制,同时也表明了蛋白酶体的功能获得性降解,颠覆了以往的认知。


后面两篇文章讲述的植物抗病小体在抑制状态,中间状态和活化状态时冷冻电镜结构,通讯作者是清华大学柴继杰教授、王宏伟教授和中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民教授。


研究背景:与动物的免疫系统一样,植物在长期抵抗病原微生物入侵过程中也逐渐进化出了一套免疫系统,植物的免疫防御功能主要由抗病蛋白介导,虽然已经有多种抗病蛋白被报道,但是抗病蛋白究竟如何发挥功能目前还不清楚。


研究结果:为了探究抗病蛋白作用的具体机制,作者使用冷冻电镜技术,成功解析了RKS1-ZAR1复合物的结构。通过对结构进行分析,作者发现在正常情况下,ZAR1-RKS1复合体结合ADP,导致其ZAR1处于失活状态,当受到病原微生物感染时,ZAR1识别病原蛋白的AvrAC,导致其NBD结构域的构象发生改变,释放ADP,ZAR1活化,进而发生寡聚,诱导抗病小体的活化,启动免疫反应,抵御病原微生物入侵。


来源:公众号小张聊科研