2021年11月2日，國際學(xué)術(shù)期刊Cell Research在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）孫麗明研究組與上?？萍即髮W(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院王華翌課題組合作的研究成果“Spontaneous necroptosis and autoinflammation are blocked by an inhibitory phosphorylation on MLKL during neonatal development”。該研究首次報道了細(xì)胞壞死執(zhí)行蛋白MLKL存在一個物種間保守的抑制性磷酸化修飾，通過阻斷MLKL的膜轉(zhuǎn)運抑制細(xì)胞壞死的發(fā)生，并在小鼠早期發(fā)育過程中扮演著重要的炎癥損傷保護(hù)作用。

　　程序性細(xì)胞壞死 (Necroptosis) 是一種“膜裂解性”程序性細(xì)胞死亡方式。其典型的特點是細(xì)胞膜破裂、細(xì)胞內(nèi)容物釋放。過度的細(xì)胞壞死引起周圍組織的炎癥反應(yīng)，其參與癌癥、炎癥性疾病、感染性疾病等眾多病理過程。因此細(xì)胞壞死在正常的機體組織中是被嚴(yán)格調(diào)控的。但目前科學(xué)家對于其負(fù)調(diào)控機制還知之甚少。

　　細(xì)胞壞死可以被炎癥因子、病原相關(guān)分子模式（PAMP）等多種因素觸發(fā)。其關(guān)鍵激活節(jié)點是激酶RIP3的活化和其對壞死執(zhí)行蛋白MLKL的磷酸化激活。被RIP3磷酸化的MLKL繼而發(fā)生寡聚化并轉(zhuǎn)位到細(xì)胞膜，直接造成細(xì)胞膜損壞，最終導(dǎo)致細(xì)胞的壞死。

　　通過細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定同位素標(biāo)記（SILAC）的質(zhì)譜分析，研究人員收集誘導(dǎo)程序性細(xì)胞壞死發(fā)生后的幸存細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)人源MLKL的83位點絲氨酸（S83）的磷酸化被富集。細(xì)胞存活性實驗驗證發(fā)現(xiàn)S83的磷酸化抑制MLKL介導(dǎo)的細(xì)胞壞死。進(jìn)一步的細(xì)胞生物學(xué)及生物化學(xué)實驗證明，S83的磷酸化不依賴于RIP3且不影響上游RIP3對MLKL的C端造成的磷酸化激活，而是通過直接抑制MLKL的N端寡聚化，進(jìn)而阻止MLKL轉(zhuǎn)位到細(xì)胞膜造成細(xì)胞壞死。

　　通過序列比對，研究人員發(fā)現(xiàn)對應(yīng)人源MLKL的83絲氨酸的氨基酸位點在哺乳動物中高度保守。在同源位點磷酸化模擬突變（MlklS82E/S82E）的小鼠中，其真皮成纖維細(xì)胞MDF和骨髓來源的巨噬細(xì)胞BMDM的程序性壞死被阻斷，證明小鼠中該位點（S82）的磷酸化修飾同樣具有抑制細(xì)胞壞死的功能。此外，蛙皮素誘導(dǎo)的細(xì)胞程序性壞死通路參與的胰腺炎被抑制。有趣的是，在S82位點磷酸化功能缺失性突變的小鼠中（MlklS82G/S82G），其純合子后代有大約15%的幼仔在哺乳期陸續(xù)死亡，并伴有肺、肝臟等多器官的嚴(yán)重炎癥損傷，以及程序性細(xì)胞壞死標(biāo)記物p-MLKL (S345) 上調(diào)。這說明鼠源MLKL S82位點的磷酸化，在小鼠出生后發(fā)育過程中，阻止了自發(fā)性程序性細(xì)胞壞死造成的炎性損傷。此外，存活下來的小鼠的多個器官中也檢測到輕微的炎癥和細(xì)胞壞死，隨著發(fā)育到成年，這些小鼠MLKL的mRNA水平和蛋白水平顯著下降且多器官炎癥消失，提示細(xì)胞壞死過度激活的小鼠中可能存在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上的調(diào)控機制來減少細(xì)胞壞死的發(fā)生。

　　該研究報道了MLKL （S83/82位點）的抑制性磷酸化修飾，證明其作為程序性細(xì)胞壞死在執(zhí)行膜裂解之前的重要檢查點（checkpoint），保護(hù)機體出生后由于過度的細(xì)胞壞死造成的炎性損傷而發(fā)揮重要的作用。

　　分子細(xì)胞卓越中心孫麗明研究員和上?？萍即髮W(xué)王華翌研究員為該論文的共同通訊作者，該工作得到國家自然基金委和中科院先導(dǎo)科技專項（A類）的經(jīng)費資助。

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41422-021-00583-w 

      MLKL抑制性磷酸化功能缺失突變（MlklS82G/S82G）小鼠肝臟發(fā)生程序性細(xì)胞壞死。免疫組化顯示肝細(xì)胞膜上出現(xiàn)被RIP3激活的MLKL（pS345）信號。