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Nature连发三文,炎症小体热度不减

科研小榴莲 科研小榴莲 2022-07-10


有些人天生丽质,与镜头无关。正如有些研究方向注定会成为热点,让审稿人从众多稿件中一眼选中。炎症小体这个研究方向就属于那种 “天生丽质”,备受追捧的方向。




有关炎症小体的发现最早可以追溯到2002年,还在瑞士格桑大学读博士的Fabio Martinon完成了鉴定炎症小体的工作,将结果发表在期刊《Molecular cell》上,并于次年顺利取得博士学位。在这篇文章中他首次报道了Caspase-1, Caspase-5, Pycard/Asc以及NLRP1共同组成的复合物参与了IL-1β的加工,并首次将其命名为:炎症小体。或许连Martinon博士本人也未曾预料到,这篇发表在《Molecular cell》上的文章距今已被同行引用4797次,开炎症小体研究之先河。



2021年3月17日,在同一期的Nature杂志中,竟然有三篇文章都是以炎症小体作为研究对象。

美国哈佛医学院吴皓研究组与哈佛大学Daniel A. Bachovchin研究组合作在Nature期刊上发表了文章DPP9 sequesters the C terminus of NLRP1 to repress inflammasome activation。清华大学柴继杰研究组与新加坡南洋理工大学Franklin Zhong研究组合作发表了背靠背文章Structural and biochemical mechanisms of NLRP1 inhibition by DPP9。两个团队利用生物化学、结构生物学等多种手段揭开了DPP9介导的NLRP1炎症小体激活的抑制机制。来自美国哥伦比亚大学的研究团队则报道了AIM2炎症小体在克隆性造血中能够加重动脉粥样硬化。

有关炎症小体的报道屡屡登上顶刊为哪般?这一期文章,小榴莲将带领大家初步了解一下炎症小体。


什么是炎症小体? 相信不少小伙伴也曾经虔诚地下载了不少资料,但看到这些逼格满满的通路图不免头大。下载资料时,大张旗鼓;打开电脑时,“沐浴焚香”;阅读文献时,偃旗息鼓。曾经好不容易鼓起学习的勇气终究是错付了。


小榴莲在这里试着给大家总结一下,要了解炎症小体,我将其简单的总结为:


两个条件,两类小体,一种结果




两个条件:

一个健健康康的细胞是不会形成炎症小体的,除非感受到了某种刺激信号。而这个刺激信号的来源可以分为外源信号和内源信号。我们将其简单的总结为两个条件(两者有其一,方能诱导炎症小体的形成)。


外源:病原体相关模式分子

(pathogen-associated molecular patterns):

宿主没有,而入侵宿主的病原体所特有的相关分子,比如革兰氏阴性菌产生的脂多糖(LPS),革兰氏阳性菌脂磷壁酸(LTA),肽聚糖和病毒核酸如双链RNA或非甲基化的CpG特征序列等。


内源:损伤相关模式分子

(damage-associated molecular patterns):

组织或细胞受到损伤、缺氧、应激等因素刺激后释放到细胞间隙或血液循环中的一类物质,比如尿酸、ATP、F-actin、组蛋白、IL-1α、宿主的DNA以及RNA等等。


总之,要是一个细胞内的炎症小体被激活,那它指定是受了一点什么刺激。



两类小体:


炎症小体,顾名思义,首先它是一个多分子复合物。


拿NLRP3炎症小体举例,细胞接收刺激以后,首先表现出响应的便是上调pro-IL-1β和未激活的NLRP3。


细胞产生大量未激活的NLRP3之后,便会在ASC的介导以及众多因子的影响下,与未成熟的半胱天冬酶Caspase-1结合。继而促进产生有活性的Caspase-1。



打个比方,Caspase-1是具体执行下游功能的分子,就好比“手机”;响应刺激信号的NLRP3就好比“通电的插排”;可惜的是这“插排”不能直接给“手机”充电,因为“它不配”。所以需要一根“连接线”,这就是ASC蛋白。



NLRP3, Caspase-1以及ASC组成的复合物可以视作一个基本的小单元,它们会进一步形成多元复合物。如图所示:



我们可以将炎症小体这个多元复合物拆解成三个主要部分:


“传感器”用来感受外界信号:NLRP1、NLRP3、NLRC4、AIM2、IFI16以及Pyrin等。


“适配器”用做连接的桥梁:ASC。


“效应器”用来执行下一步功能:Caspase-1。


从这里我们不难看到,通过“传感器”我们可以命名区分不同的炎症小体,比如NLRP3炎症小体、AIM2炎症小体等等。但是,并不是所有的炎症小体都需要ASC的。如图所示,NLRP1以及NLRC4(IPAF)就不需要ASC蛋白就可以通过CARD结构域直接与Caspase-1结合。


所以为了方便记忆,小榴莲在这里把这些炎症小体简单的分为依赖于ASC的炎症小体与不依赖于ASC的炎症小体:


依赖于ASC的炎症小体:NLRP3、AIM2、IFI16以及Pyrin炎症小体。


不依赖于ASC的炎症小体:NLRP1以及NLRC4炎症小体。



一种结果:


当然如果细究起炎症小体在疾病中的作用,那肯定不只是一种的,有报道表明炎症小体对于一些炎症类以及新城代谢类疾病是有害的,对一些肿瘤以及感染类疾病是有益的。


我们在这里需要说明的是,在分子层面上,炎症小体的激活促使形成大量成熟的Caspase-1,Caspase-1进而切割加工pro-IL-1β,进而形成大量的炎症因子:IL-1β和IL-18。并且Caspase-1还会切割GSDMD,GSDMD会在细胞膜上打上许多孔洞,加速炎症因子的释放以及诱发焦亡。



最后,小榴莲给大家展示一张炎症小体相关SCI文章在Pubmed数据库的收录数量,我们可以看到,从2002年起,炎症小体相关文章逐年攀升。很多研究热点,“你方唱罢,我登场”,而炎症小体的相关研究在可预见的未来将稳稳占据在舞台中央。



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