中大新闻网讯（通讯员元少春）细胞焦亡是由Gasdermin（GSDM）蛋白介导的一种炎性细胞死亡方式。一般情况下，GSDM蛋白的N端和C端处于自抑制状态。当细胞感知病原如细菌或其它的危险信号后，GSDM可被Caspase、Granzyme等多种水解酶切割活化，释放其具有成孔活性的N端肽段，通过膜成孔的方式诱导细胞焦亡，促进IL-1b、DAMPs等促炎介质的释放。哺乳动物GSDM家族包含PJVK, GSDMA/B/C/D/E六个成员，其功能及调控多样性与病原感染，肿瘤及自身免疫性疾病等的发生发展息息相关。无脊椎动物仅有GSDME一个成员，有研究报道早在刺胞动物中，GSDME即可以介导细胞焦亡，并参与抗菌免疫。然而，在无脊椎动物向脊椎动物过渡的阶段，GSDME的功能特征，及其对GSDM家族系统演化的影响尚不清楚。
5月3日，生命科学学院徐安龙/元少春团队追溯了GSDM蛋白家族的演化历程，并揭示了脊椎动物祖先GSDME介导的细胞焦亡的调控复杂性。
该研究首先利用基因共线性分析和内含子相位分析等手段梳理了物种间GSDM家族成员在基因数目、基因组组成等方面的特点，推测GSDM家族的形成可能是宿主与病原互相博弈的结果。随后，作者以被誉为脊椎动物祖先的“活化石”——文昌鱼为研究对象，发现文昌鱼GSDME（BbGSDME）可被多种Caspase在V250HTD253和D301VVD304两个位点进行切割，从而产生N253（p30）和N304（p40）两个功能不同的N端肽段。通过构建细菌感染模型，作者证明了特异性底物小肽（Ac-VHTD-CHO）可抑制N253的生成，并缓解文昌鱼因细菌感染而引起的肌肉坏死等症状。通过该研究，作者还揭示了BbGSDME存在复杂的调控方式以维持机体稳态，主要包括：（1）BbGSDME在转录水平受到了BbIRF1/8的调控；（2）BbGSDME存在多种可选择性剪接体及较高的个体单核苷酸多态性；（3）BbGSDME-N304及N253可由相同的Caspase切割产生。N304通过与N253结合，抑制其膜定位，从而延缓由N253介导的细胞焦亡。最后，作者通过结合演化及功能分析，发现了数个可影响人类GSDME活性的关键氨基酸位点，揭示了细胞焦亡在脊椎动物祖先中既保守又独特的调控机制。该研究帮助我们进一步理解了GSDM家族与病原博弈的演化历程，也为人类GSDM功能的复杂调控从演化的角度提供了新的见解。
图1 文昌鱼GSDME介导的细胞焦亡
近日，该研究以“Characterization of GSDME in amphioxus provides insights into the functional evolution of GSDM-mediated pyroptosis”为题在PLoS Biology杂志上发表。中山大学生命科学学院为第一署名单位。该研究得到了国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新专项”、国家自然科学基金等项目的资助。在论文发表的同期，美国康涅狄格大学Jianbin Ruan教授为该论文撰写了题为“An ancient defense mechanism: Conservation of gasdermin-mediated pyroptosis”的导读（Primer），对该研究工作进行点评。
