LYPLA2

引言 天然免疫是人类抵御病毒和微生物感染的主要防御机制【1】。哺乳动物天然免疫系统主要通过模式识别受体（PRR）识别各种病原体，包括病毒、细菌以及真菌等。PRR识别保守的病原体相关分子模式（PAMP），激活宿主的天然免疫应答，随后进一步激活宿主获得性免疫应答，最终清除病原体。PRR也可以识别损伤相关分子模式（DAMP）。RIG-I样受体（RLR）是分布于胞浆内的一类模式识别受体，在病毒感染时触发天然免疫反应【2,3】。然而细胞代谢产物，特别是脂肪酸，对RLR介导的抗病毒天然免疫调节的确切影响在很大程度上仍然是未知的。 2024年9月9日，中山大学郭剑平，程超及卜浪共同通讯在Molecular Cell在线发表题为Targeting APT2 improves MAVS palmitoylation and antiviral innate immunity的研究论文【4】。该研究通过代谢小分子库筛选，发现棕榈酸（PA）在抗病毒免疫反应中发挥着重要的作用。揭示PA通过诱导MAVS发生棕榈酰化修饰，引起MAVS的聚集，激活天然免疫，增强对病毒的抵抗的新机制。提出利用小分子增强该通路活性以提高抗病毒天然免疫的新策略。 该研究通过体内外实验发现棕榈酰转移酶ZDHHC24可以棕榈酰化修饰MAVS的C46和C79位点，从而促进RLR介导的TBK1-IRF3-IFN天然免疫信号通路的激活，发挥抗病毒作用。在基因敲除小鼠中发现，Zdhhc24敲除可以显著抑制MAVS的棕榈酰化修饰以及病毒对小鼠的天然免疫信号通路的激活。同时发现高脂饮食可以通过该通路促进MAVS激活，达到抑制病毒感染的作用。此外，发现去棕榈酰化修饰酶APT2可以去除MAVS的棕榈酰化修饰，抑制抗病毒天然免疫反应。证实使用APT2的小分子抑制剂ML349可以抑制APT2对MAVS的去棕榈酰化修饰反应，来激活天然免疫，对抗病毒感染。 模式图（Credit: Molecular Cell） 综上，该研究发现小分子代谢产物PA和棕榈酰化修饰酶ZDHHC24通过促进MAVS棕榈酰化修饰，调节抗病毒先天免疫中的关键作用，并提出了利用去棕榈酰化修饰酶APT2的小分子抑制剂ML349来对抗病毒感染的潜在治疗策略。 虽然我们发现高脂饮食，尤其是棕榈酸，可以增强对病毒感染的先天免疫反应，但高脂饮食中其它成分的作用，以及这些成分如何协同调节代谢稳态和先天免疫反应还缺乏探索。鉴于高体重指数（BMI）与各种疾病的广泛关联及其对免疫反应的显著影响，基于全面的流行病学分析来评估如何通过控制高脂饮食或PA摄入量以保持其增强抗病毒感染的有益“副作用”变得尤为重要。 参考文献 1. Seth, R., Sun, L., Che, Z. (2006). Antiviral innate immunity pathways, Cell Research 16, 141–147. 2. Honda, K., Takaoka, A., and Taniguchi, T. (2006). Type I interferon gene induction by the interferon regulatory factor family of transcription factors. Immunity 25, 349-360. 3. Hou, F., Sun, L., Zheng, H., Skaug, B., Jiang, Q.X., and Chen, Z.J. (2011). MAVS forms functional prion-like aggregates to activate and propagate antiviral innate immune response. Cell 146, 448-461. 4. Bu, L., Wang, H., Zhang, S., Zhang, Y., Liu, M., Zhang, Z., Wu, X., Jiang, Q., Wang, L., Xie, W., He, M., Zhou, Z., Cheng, C., Guo, J. (2024). Targeting APT2 improves MAVS palmitoylation and antiviral innate immunity. Mol Cell, 2024 https://doi.org/10.1016/j.molcel.2024.08.014 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“BioArt” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

▎药明康德内容团队编辑蛋白质脂化修饰是一种至关重要的翻译后修饰（PTM）机制，这一过程受到40余种酶的精确调控，影响着超过1000种蛋白质底物。这种修饰作用对于细胞信号传导、物质转运和功能的维持发挥着核心作用，同时在调节细胞死亡、维护蛋白质稳定性以及其他基本生物学过程中也扮演着关键角色。在癌症的形成和进展中，蛋白质脂质化尤为关键，涵盖了多个方面，包括调控促进肿瘤生长的癌蛋白功能、调节免疫应答及新陈代谢的核心分子。尽管蛋白质脂化对癌症的影响已经得到了广泛认识，但在药物研发领域，这一机制的研究仍处于初步阶段，既面临挑战也蕴藏着巨大潜力。近期，《自然》杂志子刊Nature Reviews Cancer发表了一篇综述文章，深入分析了蛋白质脂化的生物学基础、在癌症中的异常调控，以及其中的潜在药物靶点。在今天的文章里，药明康德内容团队将为读者展示其中的精彩亮点，分享蛋白质脂化在癌症治疗中的前景。蛋白质脂化在癌症病理过程中的作用蛋白质脂化修饰是一种多样化的PTM机制，在多种生物学活动中扮演着关键角色。这种修饰显著提升了蛋白质分子在脂化位点的疏水性，使得蛋白质与细胞膜之间能够建立直接的物理相互作用，从而深刻影响蛋白质的定位、功能和相互作用。蛋白质脂质化大致可以分为两大类：构成性脂化（constitutive lipidation）和动态脂化（dynamic lipidation）。构成性脂化是蛋白质合成或成熟过程中固有的，脂质基团作为蛋白质不可分割的一部分被添加上去；而动态脂化则根据功能需求在成熟蛋白质上动态添加或移除脂质基团。构成性脂化修饰主要包括S-异戊二烯化（包括法尼基化和香叶基香叶酰化修饰）以及N-豆蔻酰化，而动态脂化中最常见的类型是可逆的S-脂酰化。图片来源：药明康德内容团队制图蛋白质脂化及其在癌症中的角色和治疗潜力是当前生物医学研究中的一个热点领域。作为一种PTM机制，蛋白质脂化在肿瘤的形成、进展和免疫调节中的异常调控揭示了众多未被充分挖掘的潜在药物靶点，为癌症治疗药物的开发带来了新希望。其中，与癌症密切相关的脂化蛋白，特别是关键的脂质转移酶和水解酶，由于它们与多种致癌途径的交互作用，成为了具有重大影响力的潜在治疗靶点。尽管这些酶在癌症中的突变并不普遍，但深入探究它们在致癌基因网络中的作用，可能为发现新的治疗策略提供契机。蛋白质的脂化作用主要发生在细胞内部，这一过程不仅影响蛋白质的分泌和在细胞表面的分布，还可能影响信号传递和抗癌免疫响应。值得注意的是，脂化蛋白也被发现存在于细胞外囊泡中，这一发现为其作为潜在的癌症生物标志物提供了依据。对于某些特定的分泌蛋白，比如Hedgehog和Wnt信号分子，脂化修饰对其旁分泌信号传递至关重要。鉴于完全抑制脂化途径可能产生不利影响，药物开发的策略应侧重于识别能够提供有效治疗且具有良好治疗指数的药物，这些药物可能单独使用或与其他疗法结合，以期获得更优的治疗效果。源自蛋白质脂化过程的新兴抗癌靶点 与S-异戊二烯化相关的潜在靶点S-异戊二烯化是一种发生在蛋白质合成后的快速且不可逆的过程，这种修饰持续存在于蛋白质的整个生命周期。这一过程由四种主要的蛋白质异戊二烯化转移酶催化——包括法尼基转移酶（FTase）和三种香叶基香叶酰化转移酶（GGTases I、II和III）。这些酶将异戊二烯基脂质基团附加到蛋白质C末端或其附近的半胱氨酸残基上，从而启动了S-异戊二烯化修饰过程。法尼基转移酶异戊二烯化过程在多种癌症蛋白的调控中扮演了重要角色，尤其是在四种RAS异构体（KRAS4A，KRAS4B，NRAS和HRAS）中。这些RAS蛋白在大约19%的癌症患者中出现突变，通常与治疗耐药性有关。例如，NRAS的激活性突变与黑色素瘤和某些类型的白血病相关联；KRAS突变则普遍见于胰腺癌和肺癌中；HRAS突变则与特定的头颈癌和急性髓系白血病（AML）相关。异戊二烯化通过调节这些癌蛋白的膜定位和信号传导，对它们的功能产生重要影响。针对这些RAS突变及其他异戊二烯化蛋白的治疗策略正在积极研究中。例如，抑制法尼基转移酶可能导致KRAS和NRAS从法尼基化转向由香叶基香叶酰化转移酶I介导的香叶基香叶酰化，这种转变可以恢复RAS蛋白的功能。化学蛋白质组学研究揭示，这种转变仅发生在少数FTase底物，揭示其机制可能有助于发现新的治疗策略和癌症生物标志物。2020年，Zokinvy作为针对蛋白质脂质转移酶的首个药物获得批准，展示了选择性地调节蛋白质脂化修饰来扩大法尼基转移酶抑制剂治疗指数的可能性。此外，由于HRAS蛋白仅通过FTase进行异戊二烯化，FTase抑制剂（FTIs）的使用可以特异性地阻断这一过程。近期研究重点放在使用FTIs治疗带有HRAS突变的头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）和AML。此外，FTIs与酪氨酸激酶抑制剂、KRAS G12C抑制剂、PI3Kα抑制剂和EGFR抑制剂等其他靶向药物的联合使用正在探索中，这些联合疗法策略在克服耐药性和防止癌症复发方面显示出潜在的优势，且未观察到显著的毒性。这些研究表明，FTIs可能不仅对RAS异构体，也对其他FTase底物具有治疗潜力。图片来源：123RF靶向异戊二烯生物合成过程抑制异戊二烯生物合成也是一种潜在的癌症治疗策略。他汀类药物通过抑制3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA）在胆固醇和异戊二烯生物合成上游发挥作用，但其在癌症治疗中的具体效果还未明确。另一方面，双膦酸类药物（如唑来膦酸）在乳腺癌的辅助治疗中显示出了潜力，这是因为它们能够针对破骨细胞中的异戊二烯二磷酸生物合成过程，从而有助于减少治疗后的转移和复发风险。具有亲脂性的双膦酸类药物具有更广泛的组织分布，并已显示出抑制RAS活性的能力。这类药物与雷帕霉素联用在KRAS驱动的小鼠肺腺癌模型中表现出了治疗效果。因此，进行前瞻性临床试验来明确将异戊二烯生物合成作为癌症一线治疗靶点的可行性是十分必要的。      与N-豆蔻酰化相关的潜在靶点N-肉豆蔻酰转移酶（NMT）N-肉豆蔻酰化是一种不可逆的C14:0脂化修饰，由NMT催化，作用于人类蛋白质组中200多种底物蛋白的N-末端甘氨酸上。在哺乳动物中存在两种NMT编码基因，即NMT1和NMT2，这两者在催化区域高度保守。当前研究表明，NMT1在大部分细胞中贡献了超过80%的NMT活性，而NMT2的特异性底物尚未被发现。因此，NMT1被认为是在癌细胞系中的核心必需基因。肉豆蔻酰化作用可促进蛋白质与细胞膜的动态结合，引发诸如S-酰基化等继发性PTM以及蛋白质间的相互作用，影响蛋白质复合体的酶活性或对可溶性蛋白质进行异构调控。NMT活性是癌症治疗中的一个重要干预点，因其能够影响多个难以靶向的癌蛋白。研究显示，抑制NMT可在肿瘤细胞中引发“氨基酸饥饿”反应，阻碍蛋白质合成，这一作用对于蛋白质翻译率较高的癌症尤其有效。此外，NMT抑制剂（NMTi）可能通过抑制ARF和ARL蛋白的功能，在敏感性癌细胞中引发内质网应激，这为多种癌症提供了治疗机会。NMTi通过消除ARF1蛋白肉豆蔻酰化诱导的未折叠蛋白反应（UPR），选择性地清除由化疗或致癌转化产生的衰老细胞。尽管NMT1和NMT2并未直接与癌症相关的突变有关，但研究显示NMT1的表达增加与癌症的进展以及乳腺癌和其他癌症的不良预后有关。目前并未发现NMT2的表达与癌症的严重程度或预后直接相关，虽然在某些血液细胞系和癌症中其表达趋于下降。NMT底物蛋白SRC家族激酶是最早被发现的NMT底物之一。随后的研究揭示，NMT能够调节涉及多个致癌途径的底物蛋白。这些NMT底物包括一些传统上难以作为药物靶点的致癌蛋白家族，例如ADP-核糖化因子蛋白（ARFs）、ARF样蛋白（ARLs），以及参与高尔基体重组与堆积的蛋白（GORASP）。图片来源：药明康德内容团队制图靶向肉豆蔻酰化的其他药理学途径针对豆蔻酰化的药理学策略展示了在癌症治疗领域的新兴途径。例如，BCR-ABL蛋白是伊马替尼的主要作用靶点，然而由于伊马替尼对ABL激酶的选择性不足，导致耐药性和毒性问题，这限制了其临床治疗效果的持续性。Asciminib是一种新型药物，通过靶向BCR-ABL的肉豆蔻酰结合位点，恢复其抑制作用，进而使BCR-ABL失活。2021年，asciminib获得FDA批准，成为首个靶向N-肉豆蔻酰化修饰的药物。此外，选择性诱导铁死亡作为癌症治疗的一个研究热点，展示了肉豆蔻酰化修饰在调节FSP1蛋白相分离中的作用，这种机制可通过药物干预激发铁死亡，对于GPX4功能缺失的黑素瘤和肺癌异种移植模型展现出了抗肿瘤活性。研究表明，ACBD6和ACSL1这两种蛋白在肉豆蔻酰辅酶A的运输与代谢过程中发挥着至关重要的作用，这一发现可能与某些癌症的发展机制密切相关。为了有效利用这一机制作为治疗靶点，有必要深入探究癌细胞如何调控脂质辅酶A的生物合成过程。此外，研究还指出，通过干预N-肉豆蔻酰化蛋白的分子伴侣，比如UNC119同源物，可以间接地调节N-肉豆蔻酰化过程。然而，针对UNC119的当前抑制剂在调控致癌信号传导方面的效果尚有限，这表明需要进一步研究和开发更有效的分子工具和药物策略。图片来源：123RF      与S-棕榈酰化相关的潜在靶点在人类中，S-棕榈酰化是一种由ZDHHC家族的23种蛋白所催化的可逆脂质修饰过程。棕榈酰基团的去除则由多种酰基蛋白硫酯酶（APT）催化，其中包括APT1、APT2及包含ABHD结构域的蛋白。虽然ZDHHC蛋白催化了大多数棕榈酰化事件，但它如何与APT蛋白相互作用以招募特定底物的机制目前还未完全阐明。目前已知超过2400种哺乳动物蛋白经历棕榈酰化，这些蛋白覆盖了广泛的功能类别，其中包括超过150种与癌症相关的致癌蛋白。转录增强相关结构域（TEAD）蛋白TEAD蛋白是通过Hippo信号通路调控细胞生长与增殖的关键因子，其棕榈酰化对于保持蛋白质稳定性、与YAP/TAZ蛋白的相互作用、以及转录活性至关重要。YAP/TAZ与TEAD的过度激活在多种实体肿瘤中被观察到，促进了开发能够结合TEAD棕榈酸口袋并破坏YAP/TAZ与TEAD之间相互作用的抑制剂。例如GNE-7883，这是一种TEAD棕榈酰化抑制剂，能强效抑制YAP/TAZ与所有TEAD家族成员的结合，并在非小细胞肺癌模型中逆转了对KRAS G12C抑制剂的耐药性。TEAD棕榈酰化抑制剂在针对间皮瘤的临床试验中展现了良好的耐受性和抗肿瘤活性。图片来源：123RFSTAT3作为一种促炎和促肿瘤的转录因子，其棕榈酰化和去棕榈酰化循环受到ZDHHC7、ZDHHC3和APT2的调控。棕榈酰化作用使STAT3定位至质膜，在此处被JAK2磷酸化，随后通过APT2催化的去棕榈酰化促使磷酸化的STAT3转移到细胞核内，激活目标基因的表达。ZDHHC7的敲除或通过小分子抑制剂抑制APT2及其相关的棕榈酰化作用能够抑制STAT3的激活，为STAT3依赖性癌症的治疗提供了新靶点。值得注意的是，不同组织中调控STAT3及其上游棕榈酰化信号蛋白的ZDHHC蛋白可能存在差异，这为实现组织特异性的调控提供了可能。ZDHHC在癌症免疫治疗中，蛋白棕榈酰化作用展现出了潜在的重要作用，尤其是在调节免疫检查点蛋白（如PD-L1和PD-1）的功能方面。这些蛋白的棕榈酰化过程主要由ZDHHC3和ZDHHC9酶催化，该过程可以阻止它们被泛素化和降解，从而影响免疫检查点的功能。不过，这一机制在T细胞环境中的效应还需进一步的实验验证。最近的一项研究通过在体内抑制ZDHHC20的活性，揭示了其在胰腺导管腺癌（PDAC）小鼠模型中促进转移性生长的关键作用。研究发现，ZDHHC20的活性仅与肿瘤的转移有关，而对细胞的存活能力或原发性肿瘤的生长并无显著影响。该机制可能涉及到通过棕榈酰化作用调节细胞表面受体，从而抑制肿瘤微环境中的先天免疫反应。值得注意的是，虽然ZDHHC20基因敲除的小鼠的存活和生育能力与正常小鼠无异，但在PDAC患者中观察到ZDHHC20的高表达水平与较差的生存预后相关联。因此，开发ZDHHC20抑制剂可能成为一种新的治疗策略。此外，干扰素（IFNs）在调节机体对抗肿瘤细胞的免疫反应中扮演着关键角色，其中IFNα作为癌症治疗的一部分已得到FDA的批准。在某些对免疫治疗产生耐药的患者中，观察到对IFNγ应答较弱，这一现象与IFNγ受体IFNGR1的加速降解有关。IFNGR1的棕榈酰化过程促进了其向溶酶体的运输和随后的降解。有研究表明，通过使用非特异性脂质生物合成抑制剂如丝裂霉素稳定IFNGR1，可以增强肿瘤的免疫反应，使肿瘤细胞对免疫治疗更加敏感。这些发现为癌症免疫治疗提供了新的潜在策略，突显了深入研究蛋白质棕榈酰化在肿瘤免疫调控中作用的重要性。      与分泌性蛋白脂化相关的潜在靶点形态发生素蛋白Wnt和Hh在胚胎发育及成人干细胞生态位的维持中起关键作用。这些分泌性蛋白需通过膜结合O-乙酰转移酶（MBOATs）进行脂化修饰才能进行分泌或信号传导。具体而言，Wnt家族由PORCN酶在保守型丝氨酸位点进行脂化修饰，而Hh家族在去除内质网信号肽后由HHAT酶在N-末端进行棕榈酰化，并在C-末端进行自催化的胆固醇化。这些形态发生素蛋白与MBOAT酶的关系高度特异，为通过抑制PORCN或HHAT特异性地靶向Wnt或Hh信号传导提供了可能。Wnt和Hh信号通常协同作用以维持癌症干细胞的活性，这在结直肠癌、胰腺导管腺癌和基底细胞癌中扮演着显著的角色。PORCN酶PORCN抑制剂（PORCNi）已经进入临床试验十年之久，但由于长期使用可能导致的骨密度降低等副作用，以及疗效尚不明确，它们还未成为癌症治疗的常规手段。Wnt信号通路被认为能通过排除肿瘤微环境中的T细胞来促进免疫抑制。一些研究表明，PORCNi可能改变免疫特征，从而支持其与抗PD-1检查点抑制剂的联合使用，目前相关的1期和2期临床试验正在进行中。最近报道的PORCN酶及其与WNT974复合物的结构为设计更具选择性的PORCNi开辟了新途径。在Hh信号通路中，Hh配体的N-棕榈酰化对于其在细胞外的分布和与受体PTCH1的结合至关重要，这一过程进而影响下游SMO的激活以及通过GLI转录因子进行的促存活信号传导。目前，尚未发现Hh的N-棕榈酰基水解酶，因此，预计HHAT抑制剂只影响三种Hh配体与PTCH1的结合，HHAT抑制剂很可能比PORCNi更具选择性和针对性。HHAT酶2021年，研究人员通过冷冻电子显微镜首次解析了HHAT的三维结构，揭示了其十次跨膜折叠构象和活性位点的细节，为HHAT抑制剂的开发提供了重要的结构基础。这些研究成果强调了HHAT在特异性地催化Hh配体脂化修饰中的作用，而非参与其他脂质的运输过程。此外，最近开发的Acyl-cLIP技术，一种基于酰基偶联的亲脂性极化诱导的检测方法，为高通量筛选出更具选择性的HHAT抑制剂提供了可能，为临床抗癌靶点的验证提供了工具。图片来源：123RF结语蛋白质脂质化在癌症的发展中扮演了关键角色，近期研究的进展为开发新的治疗策略带来了前所未有的机遇。特别是，直接靶向蛋白质脂质化位点及其相互作用位点已成为研究的重点领域，其中新一代的蛋白质脂质化抑制剂在研究中展现出了显著的效力与选择性。值得一提的是，2020年11月，法尼基转移酶抑制剂lonafarnib（商品名：Zokinvy）获批用于治疗早老症，凸显了蛋白质脂化作为治疗靶点的可行性。深入了解蛋白质脂化失调在癌症中的作用，特别是通过开发新的分析手段以检测和量化蛋白质脂化修饰的变化，对于精准制定治疗方案至关重要。结合蛋白质脂化抑制剂与特定的靶向疗法，有望在可接受剂量下实现持久且稳定的治疗效果。▲欲了解更多前沿技术在生物医药产业中的应用，请长按扫描上方二维码，即可访问“药明直播间”，观看相关话题的直播讨论与精彩回放参考资料：[1] Tate, E.W., Soday, L., de la Lastra, A.L. et al. Protein lipidation in cancer: mechanisms, dysregulation and emerging drug targets. Nat Rev Cancer (2024). https://doi.org/10.1038/s41568-024-00666-x免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。版权说明：本文来自药明康德内容团队，欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权请在「药明康德」微信公众号回复“转载”，获取转载须知。分享，点赞，在看，聚焦全球生物医药健康创新

这项研究揭示了DHHC7介导的棕榈酰化和APT2介导的去棕榈酰化以接力的方式在时间和空间上调控GSDMD的剪切、膜易位和寡聚，进而促进GSDMD的激活和细胞焦亡的分子机制。 细胞焦亡（pyroptosis）是一种由gasdermin介导的裂解性的程序性细胞死亡方式。Gasdermin D（GSDMD）是gasdermin家族中研究最广泛的成员，在宿主抵抗病原体免疫中发挥重要作用。在经典的细胞焦亡中，焦亡刺激诱导炎症小体激活后，GSDMD被炎性caspase剪切，释放出活性氨基末端片段（GSDMD-NT），随后GSDMD-NT转移到细胞质膜，发生构象变化并寡聚，形成一个插膜的孔状结构。通过该孔道，细胞分泌大量促炎细胞因子如白细胞介素IL-1β等，引发强烈的炎症反应并诱导免疫细胞发生焦亡。 GSDMD作为介导细胞焦亡的关键因子，其剪切和寡聚受到严密调控。尽管体外的结构研究已表征GSDMD和caspase之间的相互作用，但在焦亡刺激后这种酶-底物复合物是如何形成的尚不清楚。此外，体外实验已证明GSDMD-NT具有脂质结合能力和寡聚化能力，但在细胞内GSDMD的剪切、质膜转位和寡聚如何在时间和空间上被协调是领域内尚未解决的重要科学问题。 2024年3月27日，中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心许代超团队在 Nature Cell Biology 期刊发表了题为：A palmitoylation-depalmitoylation relay spatiotemporally controls GSDMD activation in pyroptosis 的研究论文。 该研究揭示了一种由S-棕榈酰化-去棕榈酰化接力所介导的细胞焦亡调控机制。这种接力机制以时空依赖性的方式控制GSDMD的剪切、质膜转位和寡聚。该研究将为以蛋白棕榈酰化动态修饰为靶点开发药物治疗感染性疾病的策略提供了科学依据。 S-棕榈酰化是一种通过硫酯键将棕榈酸共价连接到蛋白质半胱氨酸残基上的翻译后修饰，可增加蛋白质的疏水性，从而调控蛋白质的膜易位、膜结合、构象变化、稳定性以及与其他蛋白质的相互作用等过程。多种刺激可触发蛋白质发生棕榈酰化和去棕榈酰化，以类似于蛋白质磷酸化和泛素化的方式调节蛋白质的功能。 研究人员发现，在细胞焦亡过程中，鼠源GSDMD在氨基末端结构域的保守Cys192残基上发生可逆性S-棕榈酰化修饰。在巨噬细胞中，多种刺激均会诱导GSDMD发生棕榈酰化，该过程由棕榈酰转移酶DHHC7介导。这种修饰增强了GSDMD与caspase的相互作用，从而促进了GSDMD的剪切。进一步分析发现棕榈酰化能够在空间上促进剪切后形成的活性GSDMD-NT从细胞质易位到细胞质膜上。 鉴于棕榈酰化修饰促进GSDMD的剪切和膜易位，进而促进细胞焦亡，研究人员预期去棕榈酰化修饰应抑制细胞焦亡，即抑制去棕榈酰化修饰促进细胞焦亡。但有趣的是，敲除具有去棕榈酰化作用的酰基硫酯酶APT2却抑制了细胞焦亡，但不影响GSDMD的剪切以及GSDMD-NT的膜易位。这引起研究人员关注到与成孔活性直接关联的GSDMD-NT的寡聚。分析发现，GSDMD-NT可由定位于细胞质膜上的APT2去除棕榈酰基团，释放出Cys192残基，促进其他修饰如活性氧ROS对Cys192位点的氧化作用，从而介导GSDMD-NT的寡聚。所以GSDMD的棕榈酰化和去棕榈酰化均有助于促进细胞焦亡。研究人员发现，抑制棕榈酰化或者去棕榈酰化过程均可有效保护小鼠免受脂多糖LPS诱导的脓毒性休克，并能够以GSDMD依赖的方式增加小鼠对细菌感染的敏感性。 “棕榈酰化-去棕榈酰化接力”时空依赖性地调控GSDMD剪切、膜转运和寡聚的分子机制模式图 总的来说，这项研究揭示了DHHC7介导的棕榈酰化和APT2介导的去棕榈酰化以接力的方式在时间和空间上调控GSDMD的剪切、膜易位和寡聚，进而促进GSDMD的激活和细胞焦亡的分子机制。该研究将为以蛋白棕榈酰化动态修饰为靶点开发药物治疗感染性疾病的策略提供了科学依据。 中国科学院生物与化学交叉研究中心许代超研究员为该文通讯作者，中国科学院生物与化学交叉研究中心博士生张娜、杨元鑫和苏州大学张健副教授为该文共同第一作者。中国科学院生物与化学交叉研究中心谭立研究员、陈忠文研究员等人为该工作提供了宝贵的帮助。