X光晶体衍射方法解析细胞炎性坏死研究新进展

　　来自复旦大学生命科学学院的研究人员发表了题为“Structure insight of GSDMD reveals the basis of GSDMD autoinhibition in cell pyroptosis”的文章，通过X-光晶体衍射方法解析了GSDMD-C的三维精细结构，揭示了细胞焦亡过程中GSDMD蛋白自抑制的结构特征。

　　这一研究成果公布在PNAS杂志上，文章的通讯作者为复旦大学李继喜教授，第一作者为硕士研究生匡思运和郑军。李继喜课题组主要从事病原体-宿主天然免疫应答相关蛋白质复合物的结构基础与分子机制研究。该研究得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、千人计划以及上海市东方学者等项目的资助。

　　细胞焦亡是机体在感知病原微生物侵染后启动的免疫防御反应，在拮抗和清除病原感染危险信号中起着重要的作用。细胞焦亡本质上是由GSDMD（gasdermin D）蛋白介导的细胞炎性坏死，与多种病理生理过程紧密相关。一旦发生，GSDMD蛋白的N-端高聚并与脂类结合，在细胞膜上形成孔洞，细胞逐渐膨胀至细胞破裂，最终大量细胞内含物如IL-1β释放，激活强烈的炎症反应。但是目前尚缺乏GSDMD蛋白高分辨率三维结构信息，从自抑制状态到活化状态的构象变化也不清楚。

　　李继喜团队通过X-光晶体衍射方法解析了GSDMD-C的三维精细结构，并结合X-射线小角衍射和动态光散射等技术分析了GSDMD的溶液结构及物理化学性质。

　　研究发现GSDMD-C的第一段柔性区域深入到GSDMD-N结构域中，对GSDMD的稳定性起着很大作用。基于三维结构的定点突变及替换实验表明该区域对于细胞存活至关重要。表面电荷分布表明，与C端结构域分开后，GSDMD的N端结构域表面暴露出来，通过正负电荷之间的相互作用，进一步寡聚从而引起细胞焦亡。

　　这项研究成果阐明了GSDMD蛋白的自抑制结构基础，有助于我们进一步理解GSDMD在炎性细胞坏死发生中的作用机理，并为将来筛选治疗败血症等相关疾病的候选药物提供研究基础。

　　作者简介：

　　李继喜，男，1977年生，湖南永兴人。2000年浙江大学生物科学与技术系毕业，2003年浙江大学生物物理硕士学位，2006年复旦大学遗传学博士学位。2006-2014年先后在美国加州理工学院（Prof. Alexander Varshavsky）、康奈尔大学医学院及哈佛大学医学院/波士顿儿童医院（Prof. Hao Wu）从事研究工作。2014年回复旦大学生命科学学院工作。国家重点研发计划“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项首席科学家（2016）；入选中组部青年千人计划、上海市‘东方学者’特聘教授。现任遗传工程国家重点实验室PI，上海市生物物理学会理事。

　　主要研究方向

　　以结构生物学、生物化学和免疫学等多学科交叉方法和手段，研究病原体-宿主天然免疫应答相关蛋白质复合物的结构基础与分子机制。包括：1，细胞程序性坏死及炎症反应相关蛋白的结构生物学研究；2，天然免疫应答与神经退行性疾病交互调控的分子机制。

　　在Cell、Annu Rev Immunol、PNAS等期刊上发表30余篇SCI论文，申请/授权发明专利9项。目前主持及参加的科研项目包括国家重点研发计划（2016YFA0500600）、科技部重大研究计划（2015CB943300）及国家自然科学基金面上项目（31470724、31670878）等。