分享一篇發(fā)表在Nature上的文章，題目為“Structure and assembly of a bacterial gasdermin pore”，通訊作者是來自哈佛醫(yī)學(xué)院的Philip J. Kranzusch和其課題組的博士后Alex G. Johnson，他們的主要研究方向是細(xì)菌對(duì)病原體免疫的生物學(xué)機(jī)制。
Gasdermin（GSDM）蛋白家族在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中可以進(jìn)行寡聚體組裝，結(jié)合質(zhì)膜成孔并引起細(xì)胞焦亡，在消除感染、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)等方面有著至關(guān)重要的功能。而在本文中，作者則將目光轉(zhuǎn)向原核細(xì)菌中的GSDM蛋白（bGSDM），確定了多種bGSDM聚合體的組裝結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)不同細(xì)菌可以形成多樣的bGSDM孔隙結(jié)構(gòu)。作者首先使用一組來自不同細(xì)菌門的bGSDM同系物在體外重建了孔隙結(jié)構(gòu)，理論上細(xì)菌和人類的GSDM具有相似的激活機(jī)制，經(jīng)過具有感知噬菌體感染等功能的一系列上游蛋白的活化，抑制性 C 端結(jié)構(gòu)域（CTD）釋放出成孔的 N 端結(jié)構(gòu)域 （NTD）。在體外重構(gòu)實(shí)驗(yàn)中，作者設(shè)置了可人工激活GSDM的切割位點(diǎn)，將活化的bGSDM變體重組在脂質(zhì)體上，并使用負(fù)染色電子顯微鏡可視化膜孔，結(jié)果可以觀察到細(xì)菌GSDM膜孔的結(jié)構(gòu)具有較大的變化范圍，且大大超出人類GSDM孔的尺寸。通過單顆粒冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）分析，作者發(fā)現(xiàn)在其研究的bGSDM中，孔徑尺寸最大的Vitiosangium bGSDM除了形成以往認(rèn)知的單環(huán)孔外，還可以形成形似“彈簧”的結(jié)構(gòu)，原子模型解析其為52聚體，這一新結(jié)構(gòu)可能說明這類細(xì)菌GSDM可能提供更為復(fù)雜精細(xì)的調(diào)控以保護(hù)細(xì)菌免受病毒侵害。且作者的表征表明bGSDM孔組裝非常穩(wěn)定，對(duì)整個(gè)蛋白質(zhì)長度的微小擾動(dòng)具有魯棒性，這是與哺乳動(dòng)物GSDM對(duì)應(yīng)物不同的特征。
最后，作者著重關(guān)注了N末端Cys的棕櫚?；揎棇?duì)bGSDM的作用。在實(shí)驗(yàn)中，作者觀察到棕櫚酰結(jié)合口袋的大多數(shù)突變不會(huì)損害 bGSDM 介導(dǎo)的細(xì)菌死亡，但修飾位點(diǎn)半胱氨酸殘基本身的C4A突變導(dǎo)致bGSDM失活并挽救了細(xì)菌的生長。體外純化實(shí)驗(yàn)表明C4A突變體可以形成穩(wěn)定的蛋白，但形成膜孔和導(dǎo)致脂質(zhì)體泄漏的能力均顯著降低，說明N末端棕櫚酰修飾在bGSDM孔的形成中具有直接作用。分子動(dòng)力學(xué)模擬則提供了與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致的模型，即bGSDM利用棕櫚?；?em class="wx_search_keyword" style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; display: inline-block; vertical-align: super; font-size: 10px; width: 1.2em; height: 1.2em; mask-position: 50% 50%; mask-repeat: no-repeat; mask-size: 100%; background-color: var(--weui-LINK); mask-image: url("data:image/svg+xml,%3csvg width='12' height='12' viewBox='0 0 12 12' fill='none' xmlns='http://www.w3.org/2000/svg'%3e%3cpath fill-rule='evenodd' clip-rule='evenodd' d='M7.60772 8.29444C7.02144 8.73734 6.29139 9 5.5 9C3.567 9 2 7.433 2 5.5C2 3.567 3.567 2 5.5 2C7.433 2 9 3.567 9 5.5C9 6.28241 8.74327 7.00486 8.30946 7.5877C8.3183 7.59444 8.3268 7.60186 8.33488 7.60994L10.4331 9.70816L9.726 10.4153L7.62777 8.31704C7.62055 8.30983 7.61387 8.30228 7.60772 8.29444ZM8 5.5C8 6.88071 6.88071 8 5.5 8C4.11929 8 3 6.88071 3 5.5C3 4.11929 4.11929 3 5.5 3C6.88071 3 8 4.11929 8 5.5Z' fill='%23576B95'/%3e%3c/svg%3e"); box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">來加強(qiáng)膜相互作用并誘導(dǎo)膜紊亂以降低孔隙形成的能量勢壘，棕櫚?；碳こ跏寄は嗷プ饔貌⒃谕耆仔纬芍胺€(wěn)定中間 bGSDM 組裝體。
總的來說，本文解析了多種細(xì)菌GSDM的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，并通過對(duì)其中一類亞型的解析發(fā)現(xiàn)了棕櫚?；揎椩诩?xì)菌GSDM誘導(dǎo)程序性死亡中的作用。文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07216-3原文引用：DOI: 10.1038/s41586-024-07216-3
