Mol Cell | 许代超团队揭示程序性坏死的相分离调控机制

相分离是调控生物分子凝聚物形成及其功能的重要机制。坏死性凋亡是一种程序性细胞死亡的分解形式，由TNFR1下游的RIPK1、RIPK3和MLKL介导，并介导了许多人类疾病。然而，是否坏死性凋亡受相分离调控尚不清楚。

2024年1月24日，中国科学院上海有机化学研究所许代超团队在Molecular Cell 在线发表题为“PARP5A and RNF146 phase separation restrains RIPK1-dependent necroptosis”的研究论文，该研究表明，在小鼠胚胎成纤维细胞中，在受体蛋白TAX1BP1的诱导下，PARP5A及其结合伙伴RNF146通过多价相互作用形成液体状凝聚体，对活化的RIPK1进行聚ADP核糖基化(PARylation)和PARylation依赖性泛素化(PARdU)。

该研究发现PARdU主要发生在小鼠RIPK1的K376残基上，它促进激酶激活的RIPK1的蛋白酶体降解以抑制坏死性凋亡。总之，该研究表明小鼠RIPK1的K376上的PARdU提供了一个替代的细胞死亡检查点，通过PARP5A和RNF146介导的期分离依赖性坏死性凋亡的控制。

坏死性凋亡是一种遗传调控形式的溶解性细胞死亡，已被证明是许多病理的重要途径。死亡受体配体如肿瘤坏死因子α (TNF-α)可激活坏死性凋亡途径。受体相互作用丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1 (RIPK1)是TNF-α激活的TNF受体1 (TNFR1)信号传导的中心介质。在TNF-α连接后，RIPK1与其他信号成分一起被招募到TNFR1上，形成TNFR1信号复合体(TNF-RSC)，该复合体通过促存活核因子κB (NF-κB)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径作为信号传导的平台，并提供早期检查点来控制RIPK1激酶的激活。

TNF-RSC中任何检查点的失败都可能导致RIPK1激活和随后的RIPK1激酶依赖性caspase-8 (CASP-8)介导的细胞凋亡。激活的CASP8通过RIPK1和RIPK蛋白水解加工，对RIPK1依赖性的坏死性凋亡起到重要的抑制作用。虽然活化的CASP-8是防止坏死性凋亡的关键检查点，但目前尚不清楚CASP-8抑制后如何检查坏死性凋亡。

生物分子凝聚体是一种无膜的细胞隔室，在其中生物分子被浓缩以将内部成分与周围物质分离。最近的证据表明，这些凝聚物在细胞中部分是由一种称为相分离的过程形成的，在这种过程中，生物分子在达到阈值浓度时被浓缩在受限的液体状隔室中。相分离可由多价弱相互作用驱动，涉及内在无序区(IDRs)和/或组成蛋白的模块相互作用域。相分离凝聚物具有多种细胞功能，包括通过增加局部蛋白浓度促进生物反应动力学和特异性然而，相分离是否参与TNF-α介导的坏死性凋亡的调控尚不清楚。

机理模式图（图源自Molecular Cell ）

该研究证明了在坏死性凋亡过程中激活的RIPK1的PARylation和PARdU。研究发现小鼠RIPK1 K376残基的PARdU促进了激酶激活的RIPK1的蛋白酶体降解。RIPK1的PARdU是由PARP5A和RNF146的复合物介导的，RNF146被TAX1BP1募集激活RIPK1。研究发现PARP5A和RNF146在坏死性凋亡过程中通过多价相互作用形成液体状凝聚物，以限制RIPK1的激活并抑制坏死性凋亡。因此，该研究提出，在坏死性凋亡过程中，激酶激活的RIPK1与TAX1BP1更像是一个触发器，由于RIPK1的寡聚化，增加了局部PARP5A和RNF146的浓度。PARP5A/RNF146凝析物形成后，PARP5A和RNF146不参与调节PARP5A和RNF146凝析物的类液行为。

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侯守巧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袁钧瑛教授和刘聪研究员为该工作提供了宝贵的帮助。该工作受到了科技部、中国科学院、国家自然科学基金委和上海市科委等项目的资助。

原文链接：

https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(23)01121-8

转自：“iNature”微信公众号

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