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前言

细胞死亡是一种高度保守且至关重要的机制，它死亡涵盖了许多高度动态和调控的通路，可以被免疫系统、病原体和治疗药物操控和调节。

(相关资料图)

细胞死亡

细胞死亡是一种伴随细胞溶解和细胞内含物释放的高度炎症过程，包括促炎性IL-1家族细胞因子的释放，通过固有编码的模式识别受体检测细胞外微生物产物，如脂多糖、外源性核酸和细胞降解产物，可通过NFκB信号通路上调促炎性IL-1家族细胞因子的表达，细胞死亡的启动是由类似NOD受体介导的。

NLR是一类三分体细胞内PRR，用于在动植物中检测细胞内微生物产物，NLR的N末端区域包含蛋白质相互作用结构域。

如半胱氨酸活化和招募结构域、Pyrin结构域或杆状病毒抑制剂重复序列结构域，介导NLR、半胱氨酸酶和双分子适配器ASC之间的同型蛋白质相互作用。

一个集中的NOD或NACHT介导dNTP酶活性和寡聚化，C末端富含亮氨酸重复结构域通常参与感知激活刺激，并在激活前将NLR保持在非活性构象中，C末端区域的突变或丧失可能使一些NLR蛋白变得具有持续活性。

在识别细胞内微生物产物后，NLR哨兵可招募ASC，寡聚化并与前半胱氨酸酶-1组装成炎症小体。这些巨大的复合物可通过共聚焦显微镜成像为明亮的小点，并因ASC、半胱氨酸酶-1和IL-1β的共定位而被称为ASC斑点。

在免疫和屏障细胞中存在多个NLRs，这对多种微生物产物和应激指标提供广泛的保护，同时保持配体特异性。

比如，NLRP1b炎症小体在NLRP1b的N-末端被炭疽致死因子直接裂解和Shigella flexneri E3连接酶IpaH7.8的泛素化依赖活性作用下被激活，N-末端的裂解诱导蛋白酶体降解，使NLRP1b的C-末端能够激活半胱氨酸酶-1。

NLRP3炎症小体可检测到许多微生物产物，包括细胞外ATP、形成孔的毒素、钾外流、活性氧、溶酶体损伤、尿酸和其他晶体，诱导钾外流的刺激会导致高尔基体转运网络的解离结构。

dTGN上的磷脂酰肌醇4磷酸与NLRP3的多碱性区域结合，形成NLRP3和ASC的聚集框架，促进炎症小体的形成。所以，NLRP3和半胱氨酸酶-1在线粒体膜上被招募，以响应线粒体ROS的产生，并在钙离子通量后形成炎症小体。

细胞死亡串扰

通常对RCD途径的研究是以还原主义的方式进行的，通过消除或抑制特定基因或介质后进行细胞死亡实验，这种实验方法往往未能考虑到细胞死亡途径内部和之间的动态相互作用，提供了对RCD的过于简单化的视角。

一个很好的例子来自早期尝试生成caspase-8缺陷小鼠的研究，这些小鼠在发育中的循环组织中因坏死而致胚胎死亡。Oberst及其同事在Ripk3-/-小鼠背景下成功地生成了caspase-8缺陷小鼠，确定了caspase-8在调控坏死方面的作用，除了其凋亡功能之外。

事实上，caspase-8同源二聚体和与其催化活性不活跃的同源物c-FLIP的异二聚体通过阻止坏死体的形成，稳定地抑制程序性坏死。Bachovchin及其同事发现重组caspase-3和-7在非保守位点上裂解人源gasdermin-D，生成一个不活性的gasdermin-D片段，从而防止促炎性细胞死亡。

相反，尽管caspase-8被招募到含有caspase-1和ASC的ASC-斑点中，但裂解的caspase-8是不可检测到的，这表明活跃的炎症小体可能抑制凋亡的激活。

除了存在跨途径抑制的例子外，RCD途径之间存在足够的重叠，以至于对其中一个途径的化学或微生物抑制可以引发另一个途径的激活。

例如，在人类巨噬细胞和单核细胞中，在化学诱导剂诱导的促炎性细胞死亡条件下抑制或基因消除gasdermin D会导致凋亡形态学变化和凋亡效应的caspase-3和caspase-7的裂解。

这种裂解归因于caspase-1，因为纯化的酶在体外能够裂解caspase-3和caspase-7。据推测，caspase-1对caspase-7的激活有助于控制活体内Legionella pneumophila的复制感染caspase-8通过依赖于NLRP3和ASC的方式在骨髓树突状细胞中介导IL-1β的裂解来弥补caspase-1的损失，而该过程是在TLR2刺激后发生。在骨髓源巨噬细胞（BMDMs）中，在TLR3和TLR4刺激后，caspase-8会在聚[I:C]和LPS处理后裂解IL-1β。

CARD19的表达水平与腹腔巨噬细胞的细胞裂解有关

如果CARD19是细胞溶解的重要调节因子，那么CARD19的表达水平应该与不同细胞群体在响应不同的促炎性凋亡或凋亡刺激时的细胞溶解程度相关。

为了测试CARD19是否在调节野生型细胞的细胞溶解中可能具有更广泛的作用，我们分析了由免疫基因组计划提供的已发表的转录组分析数据集中的Card19表达水平。

多个转录组数据集报告称，硫代乙酸酯引发的腹腔细胞群体的CARD19表达显著高于其他免疫细胞。

有趣的是，硫代乙酸酯引发的腹腔细胞在Yp或Stm感染后的细胞毒性水平，显著高于从PBS注射的对照小鼠中分离的驻留性腹膜巨噬细胞。

这种差异与Wt和Card19-/- BMDMs以及来自Wt和Card19-/-小鼠的硫代乙酸酯引发的腹腔细胞的细胞毒性差异非常相似。结果表明，在多种先天免疫细胞中，CARD19水平与对凋亡和促炎性刺激增强的细胞溶解相关。

Card19-/-小鼠最初是在129SvEv背景上生成的，并进行了广泛的B6回交。我们实验室对多个独立的Card19-/-小鼠进行了SNP基因分型分析，结果显示仅有一个Card19位点一侧的6 MB区域保留了来自129背景的染色体区域。

该区域中的任何位点都没有已知的细胞死亡调节作用，值得注意的是，无论是来自129SvEv还是Card19+/-小鼠的BMDMs在我们测试的所有刺激下都表现出野生型细胞死亡水平，并且将Card19-/-小鼠与B6进行进一步交叉，再交叉杂交其杂合子后代的结果表明，Card19-/- BMDMs的表型不太可能是远端位点上的随行突变的结果。

caspase的裂解和激活并不需要CARD19

發炎性坏死是由caspase-1或caspase-11的激活介导的，它们会剪切gasdermin D，从而通过在细胞膜中形成寡聚态的N-端GSDMD孔道来触发细胞溶解。

出人意料的是，在Card19-/-细胞中细胞毒性明显减少的情况下，与B6细胞相比，15分钟后感染后caspase-1的加工在B6和Card19-/-细胞中是等效的，而这个时间点上两个基因型的细胞死亡几乎无法检测出来。

而相较于Card19-/- BMDMs，B6细胞在稍后的时间点释放了大量剪切的caspase-1 p20到细胞上清液中。

这与Card19-/-细胞在对S. Tm感染时的较低水平的发炎性坏死一致，并且通过Card19-/- BMDMs整细胞裂解物中保留的剪切的caspase-1数量的增加予以证实。

类似地，B6和Card19-/-细胞裂解物中gasdermin D的初始加工到剪切的p30形式是等效的，而Card19-/-细胞中已加工的gasdermin D p30的释放量明显减少。

细胞外凋亡是由caspase-8的寡聚化和自我处理介导的。活性caspase-8直接剪切其促凋亡下游靶蛋白，包括Bcl-2家族成员Bid。

与我们对caspase-1的发现类似，我们在Card19-/- BMDMs中未发现凋亡性caspase或其底物剪切方面的缺陷，对Yp感染和staurosporine处理的应答中也是如此。

Card19-/- BMDMs显示出强烈的caspase-8剪切至p25带，以及下游凋亡底物的处理，包括Bid剪切至截断的bid，caspase-3剪切至p17带，caspase-3底物poly-ADP核糖聚合酶剪切至p100带，以及GSDME的孔形成蛋白剪切至p30 N-端。

在Card19-/-中的凋亡诱导条件下剪切caspase-3表明CARD19可能不参与促进线粒体活动，进而促进凋亡体形成和caspase-3剪切。

除了这些，我们还观察到在Yp感染以及Sts处理下发生的gasdermin D剪切至p30 N-端带，这也与CARD19无关综上所述，这些数据表明在细胞凋亡和细胞崩解过程中，CARD19对于caspase及其细胞靶蛋白的激活和剪切并非必需。

更重要的是，根据多种刺激条件下caspase-1和gasdermin D的剪切反应显示，Card19-/-细胞释放的剪切的caspase-1和N-端gasdermin D进入上清液的量减少，相应地在细胞裂解物中的保留增加，与CARD19缺失条件下细胞终末溶解减少的结果一致。

结论

CARD19对于调节caspase的活化和气体蛋白的裂解以及维持细胞膜完整性和末端裂解起着重要的作用。对CARD19功能的研究有助于进一步理解细胞凋亡和热死亡的调控机制，并可能为相关疾病的治疗提供新的靶点。

参考文献