文献解析|Caspase-8在调控细胞死亡方式中的关键作用

Caspase

蛋白酶caspase-8在细胞死亡调控中展现出双重角色：它既能通过死亡受体如TNFR1触发细胞凋亡过程，也能经由激酶RIPK3和MLKL的作用来抑制细胞坏死。研究表明，当caspase-8功能缺失或发生特定突变（如CASP8 C362A）时，小鼠胚胎无法存活【4,5】。然而，在Casp8C362A/C362AMlkl−/−双突变小鼠中，虽然出现了肠道萎缩和围产期死亡，但Casp8−/−Mlkl−/−双敲除小鼠却能正常生存。这些发现提示我们，具有酶活性的caspase-8与无酶活性的形式在细胞死亡调控中可能扮演着不同角色。

2019年11月14日，Genentech公司的Vishva M. Dixit研究团队在Nature杂志上发表了一项重要研究，题为Activity of caspase-8 determines plasticity between cell death pathways。该研究发现，在肠道上皮细胞中，CASP8的C362A突变体能通过激活ASC进而活化caspase-1，诱导一种特殊的细胞死亡方式，而这一过程同样需要RIPK3的参与。这一发现进一步揭示了caspase-8在细胞死亡调控网络中的复杂性和重要性。

在这篇研究论文中，作者通过一系列精心设计的实验，深入剖析了caspase-8在细胞死亡调控中的关键作用，特别是其突变形式CASP8（C362A）如何在小鼠模型中引发一系列复杂的生物学效应，最终导致胚胎致死。这一研究不仅加深了我们对caspase-8功能的理解，也为探索细胞死亡机制及其相关疾病的治疗提供了新的线索。

作者首先观察到，在癌症细胞中，caspase-8参与调控TRAIL介导的细胞因子产生和释放，以及通过FADD招募RIPK1激活NFκB通路，这些功能显示了caspase-8在细胞信号传导中的重要性。然而，当caspase-8发生C362A突变时，其在Casp8C362A/C362AMlkl−/−小鼠中却导致了显著的肠道炎症和围产期致死。这一发现促使作者进一步探究caspase-8突变如何影响细胞死亡通路。

为了揭示CASP8（C362A）致死的机制，作者采用了多种基因敲除小鼠模型，系统地研究了caspase-8在细胞坏死、细胞焦亡和细胞凋亡三条主要细胞死亡途径中的作用。通过构建包含RIPK3、MLKL、caspase-1、caspase-11、FADD和RIPK1等关键基因敲除的小鼠，作者发现CASP8（C362A）诱导的细胞死亡不依赖于传统的炎症小体活化和细胞凋亡途径，而是与caspase-1的活化密切相关。

进一步的研究表明，CASP8（C362A）通过与caspase-1的接头蛋白ASC相互作用，形成ASC斑点，从而活化caspase-1。这一发现揭示了CASP8（C362A）诱导细胞死亡的新机制，即通过ASC介导的caspase-1活化。此外，作者还发现肠道上皮细胞的CASP8（C362A）突变是导致小鼠肠道萎缩和围产期致死现象的直接原因，且这一过程不依赖于MLKL介导的细胞坏死途径。为了验证这一结论，作者构建了肠道上皮细胞特异突变Casp8的小鼠模型Casp8cC362A/C362AVillincre，并发现即使在MLKL缺失的情况下，CASP8（C362A）仍然可以促进细胞死亡，表现为GSDMD、caspase-7和caspase-3的剪切水平显著升高。这一发现进一步证实了CASP8（C362A）在细胞死亡调控中的关键作用。

综上所述，该论文通过一系列精心设计的实验，揭示了CASP8（C362A）在细胞死亡通路中的复杂作用机制。作者不仅发现了CASP8（C362A）通过ASC活化caspase-1诱导细胞死亡的新途径，还证实了肠道上皮细胞的CASP8（C362A）突变是导致小鼠肠道萎缩和围产期致死现象的直接原因。这一研究不仅为理解细胞死亡调控网络提供了新的视角，也为相关疾病的治疗提供了新的潜在靶点。