大家好，今天给大家推荐一篇Nature Communications上的文章 “Gasdermin pores permeabilize mitochondria to augment caspase-3 activation during apoptosis and inflammasome activation”。本文通讯作者是Thomas Jefferson 大学Sidney Kimmel癌症中心的Emad S. Alnemri 教授和Teresa Fernandes-Alnemri 教授。Emad S. Alnemri 教授课题组主要的研究内容是细胞凋亡中的caspase 和线粒体丝氨酸蛋白酶Omi引起的神经退行性疾病，而Teresa Fernandes-Alnemri 教授课题组主要研究内容的NLRP3的相关炎症信号通路。
Gasdermin E (GSSDME/DFNA5) 在caspase-3的介导下，实现GSDME-N端结构域的释放，实现在质膜中形成孔洞来介导细胞焦亡（pyroptosis）。本文中作者将目光集中在GSDME上，并且发现，GSDME与细胞凋亡（apoptosis）也存在重要的关联。
首先，作者在GSDME基因敲除实验中发现，在糖皮质激素曲安奈德（TA）、依托泊苷（Etoposide）、UV和血清饥饿条件的分别刺激下，以碘化丙啶（PI）的摄取作为指标来实现细胞毒性的表征，以caspase-3/7的激活为细胞凋亡的表征时，GSDME不仅在细胞焦亡中作为caspase-3的下游效应分子，同时还作为caspase-3的上游介导着细胞凋亡。GSDME敲除后PI的摄取能力下降，并在回补后重新恢复活性。
通过磷酸化profiling与定点突变后的活性检测，他们发现GSDME的活性极大地受到磷酸化影响，并且Thr6为影响关键位点。将T6突变后发现，GSDME失去活性的同时，还失去了二聚/多聚的能力，这很有可能说明，GSDME的成孔活性很有可能与其多聚有关，并且通过以T6为首的磷酸化进行调控。与此同时，在共聚焦显微镜下，他们发现GSDME能够靶向线粒体，并且使得线粒体通透性增加，从而释放出死亡蛋白（death proteins），促进了细胞色素c的释放，加剧了线粒体介导的细胞凋亡。
为了进一步探索其在细胞凋亡中角色作用，作者将培养体系分成三部分分析，即分别对培养基、细胞质和线粒体分别进行分析。细胞凋亡途径有内源性通路与外源性通路，内源通路由线粒体介导，外源信号通路由caspase-8介导。他们猜测，GSDME-N在作为内源性通路激活过程中caspase-3切割的底物之外，还与tBid一样，可以实现外源凋亡通路信号二级放大的作用。通过Western blot验证后发现，从动力学角度出发，GSDME的激活与Bid的裂解在动力学上并没有差异，只敲除其中一个时，caspase-3的激活动力学会显著降低。当双敲（GSDAME/Bid-double knockout, DKO）时，caspase-3的活性进一步被削弱了。这说明，GSDME是桥接内源性与外源性凋亡途径的重要蛋白。
最后，他们还证明了GSDME-N可以通过激活Apaf-1凋亡小体/caspase-3来实现caspase-3的激活，进而将全长的GSDME进行切割以增强细胞焦亡。这种特性不仅仅存在于GSDME中，GSDMA-N同样也有类似的性质。此外，在小鼠实验中他们发现，GSDME对肿瘤抑制具有重要的作用。未来可以对如何利用GSDME来预测癌症对不同治疗方法进行研究与药物设计。
原文作者：KLH
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