【原】Science｜来自毒性淋巴细胞的颗粒酶A通过切割GSDMB诱发靶细胞焦亡

导语：2020年4月16日，来自北京生命科学研究所（NIBS）的Zhiwei Zhou等在Science上发表了题为“Granzyme A from cytotoxic lymphocytes cleaves GSDMB to trigger pyroptosis in target cells”的研究文章，该研究表明了NK细胞和CTL通过细胞焦亡的方式杀伤GSDMB+靶细胞，该过程由淋巴细胞来源的颗粒酶A切割GSDMB实现。切割后的GSDMB通过成孔活性诱发细胞焦亡。IFN-g可促进GSDMB的表达，从而促进焦亡。小鼠肿瘤细胞中引入GSDMB可促进肿瘤清除。因此，该研究解析了GSDMB介导的细胞焦亡在毒性淋巴细胞杀伤机理，为增强抗肿瘤免疫提供了思路。

Zhiwei Zhou, et al., Science (2020)

通讯作者

• Feng Shao

1996年：北京大学技术物理系应用化学专业学士
1999年：中国科学院生物物理所分子生物学硕士
2003年：美国密西根大学医学院生物化学博士
主要研究：
1，病原细菌感染宿主的分子机制
2，宿主先天性免疫防御的分子机制
3，炎症小体被激活的生化机制
4，细胞焦亡

背景

CTL和NK实现细胞杀伤主要通过两种途径：FAS死亡受体途径，颗粒胞吐途径。颗粒胞吐途径依赖于穿孔素将丝氨酸蛋白酶，即颗粒酶转运到靶细胞内。早期认为这两条途径都是通过诱导靶细胞凋亡来实现细胞杀伤，但是当时试验检测并不准确，且仅有少数细胞体外实验。近年来研究发现，非凋亡细胞杀伤可在某些条件下发生，因此淋巴细胞毒性可能是条件依赖性的。

人类颗粒酶家族包括：GZMA，GZMB，GZMH，GZMK，GZMM，含量最多的是GZMA和GZMB。GZMB被认为通过切割caspase-3来诱导靶细胞凋亡，而GZMA被鉴定出的作用底物主要为DNA损伤相关蛋白及线粒体电子传递链相关蛋白，GZMA敲除小鼠没有明显的凋亡缺陷，引入GZMA可以诱导非凋亡的细胞死亡形式。这些都暗示了GZMA可以通过非凋亡的机制实现靶细胞死亡。

细胞焦亡，炎症性细胞死亡的一种形式，以前认为由caspase-1介导，伴随IL-1b和IL-18分泌。近来caspase-11/4/5被认为也能诱发细胞焦亡，且GSDMD可被caspase-1/11/4/5切割从而使其N端成孔结构域和C端抑制结构域分开，N端成孔结构域结合细胞膜并寡聚化形成细胞膜孔洞，实现细胞焦亡的发生。因此，细胞焦亡现在被定义为gasdermin介导的程序性坏死。gasdermins包括GSDMA，GSDMB，GSDMC，GSDMD，GSDME。除GSDMD外，GSDME也能够被caspase-3切割激活，诱导细胞凋亡，包括肿瘤细胞。然而，其他gasdermins的激活机制仍然不清楚。

关键科学问题

1，毒性淋巴细胞来源的颗粒酶是如何实现肿瘤杀伤的？

2，GSDMB是否能够通过介导细胞焦亡参与毒性淋巴细胞杀伤？

结果

Fig 1：NK细胞通过切割GSDMB来诱导GSDMB依赖的细胞焦亡

Fig 2：GSDMB重建的靶细胞中，GZMA可切割GSDMB诱导细胞焦亡

Fig 3：内源性的GSDMB可以介导GZMA依赖的细胞杀伤，IFN-g可以起始GSDMB表达从而增强这一杀伤作用。

Fig 4：GZMA切割GSDMB可以介导CTL的焦亡性细胞杀伤

Fig 5：GZMA切割GSDMB可以促进抗肿瘤免疫

讨论

• IFN-g在免疫中功能多样，包括肿瘤免疫中。

• 细胞死亡执行分子不同，细胞死亡方式不同。

• 抗肿瘤免疫应该更加关注细胞死亡执行分子相关事件，而不是细胞表面分子如PD-1。

总结

毒性淋巴细胞通过颗粒酶A切割GSDMB，诱导靶细胞焦亡，实现细胞杀伤。