科研成果 | 尹航课题组发现GSDMD调控细胞焦亡的磷酸化修饰新位点

2022年9月30日，北京生物结构前沿研究中心尹航课题组应Chemical Communications邀约，在Emerging Investigator十周年回顾特刊上发表了题为“Protein phosphatase 1 regulates phosphorylation of gasdermin D and pyroptosis(磷酸酶PP1调节gasdermin D蛋白的磷酸化和细胞焦亡)”的研究论文（DOI: 10.1039/d2cc03590a）。该工作发现了磷酸化修饰对GSDMD调控免疫细胞焦亡的突出贡献，磷酸酶PP1通过去磷酸化调节GSDMD-NT，影响GSDMD-NT寡聚，进而调控细胞焦亡。

研究背景

细胞焦亡是一种裂解性细胞死亡方式，诱导炎症反应，对机体抵御感染和危险信号十分重要。Gasdermin家族蛋白(gasdermin A-E)是细胞焦亡的执行蛋白，该家族蛋白由N端和C端结构域组成，中间由连接链连接。它们的N端可以定位细胞膜打孔具有细胞毒性，而在通常情况下蛋白的N端受C端的结合抑制。当炎性caspase活化时，蛋白N端和C端之间的连接链被切割，蛋白N端与细胞膜上的酸性磷脂结合、自身寡聚形成孔道，一些细胞因子如IL-1β，IL-18能通过该孔道运输到胞外。目前发现了多种调控细胞焦亡的机制，这些研究主要集中在GSDMD上游的调控，关于GSDMD被切割后的调节机制还不明确。

研究过程

图1. 磷酸酶PP1调控GSDMD的功能

运用蛋白质谱，尹航课题组鉴定到GSDMD的多个磷酸化修饰位点。通过构建突变体进行表型验证，发现了包括T213在内的磷酸化修饰明显抑制细胞焦亡。利用已被解析的GSDMD-NT晶体结构，分析磷酸化修饰对其功能的调节，发现这些位点能影响与膜磷脂的结合及蛋白寡聚体的形成。利用体外实验证实T213位点磷酸化不影响其与膜磷脂的结合但能抑制蛋白寡聚，磷酸化修饰导致空间位阻的增加可能是抑制蛋白寡聚体形成的主要原因。机制研究发现磷酸酶PP1与GSDMD相互作用，通过敲降和过表达等细胞系的构建和表型验证，发现PP1在GSDMD被切割后对其去磷酸化，从而使GSDMD-NT寡聚诱导焦亡。

文章的通讯作者为清华大学药学院、北京生物结构前沿研究中心尹航教授，共同第一作者为清华大学药学院博士后李盈和普德兵，其他贡献作者包括清华大学化学系黄健博士和药学院张莹老师。感谢北京生物结构前沿研究中心、生命科学联合中心、国家自然科学基金，北京高校卓越青年科学家计划和北京市自然科学基金项目的经费支持，感谢清华大学蛋白质研究技术中心的技术支持，感谢实验室同学们为本研究提供的帮助。

尹航

清华大学药学院

北京生物结构前沿研究中心教授

尹航，清华大学药学院、北京生物结构前沿研究中心教授。1999年获得北京大学应用化学学士学位；2004年获得美国耶鲁大学化学专业博士学位；2004至2007年在美国宾夕法尼亚大学医学院从事博士后研究；美国科罗拉多大学化学和生物化学系任终身教授。尹航教授先后获得国家自然基金委杰出青年科学基金项目和北京市卓越青年科学家项目，现任清华大学校学术委员会委员、中国研究型医院协会细胞外囊泡分委会副主任委员、中国药学会药物化学专业委员会委员、全国中药标准化技术委员会委员。尹航教授团队在本领域一流期刊发表研究论文超过130篇；科研成果已申请专利12项，并有多项成果已经商业化。获得美国化学学会大卫·W·罗伯特森杰出药物化学家奖、2021年度中国药学会科学技术一等奖、 2020年度教育部高校科学研究优秀成果自然科学二等奖、2020年度OKeanos-CAPA资深科学家奖、中美化学及化学生物学教授联合会杰出青年教授奖、美国国家科学基金会杰出青年教授奖、美国癌症研究学会格特魯德·B·埃利恩奖、美国癌症研究学会的SU2C创新研究奖、悉德尼·金梅尔学者奖、霍华德·休斯医学研究院合作创新奖、以及美国国家卫生研究院的 NIDA 青年化学家奖等多个奖项。

原文链接

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding

/2022/CC/D2CC03590A

转自：“北京生物结构前沿研究中心”微信公众号

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