Gasdermin D (GSDMD)是細胞焦亡的關(guān)鍵執(zhí)行者，但是GSDMD的翻譯后修飾對細胞焦亡的調(diào)控作用仍待探索。2024年2月，浙江大學(xué)師福山教授團隊在Cell Death& Disease上發(fā)表了題為“Crosstalk of HDAC4, PP1, and GSDMD in controlling pyroptosis”的文章。在這項研究中，作者發(fā)現(xiàn)GSDMD可以在賴氨酸248殘基處發(fā)生乙?；⑶疫@種乙?；鰪娏私雇?。將組蛋白脫乙酰酶 4（HDAC4）確定為負責(zé)介導(dǎo)GSDMD脫乙酰化的特異性脫乙酰酶，從而抑制體外和體內(nèi)的焦亡。GSDMD的去乙?；瘯p害其泛素化，從而抑制焦亡。有趣的是，HDAC4的磷酸化作為一種關(guān)鍵的調(diào)節(jié)機制出現(xiàn)，促進其去乙?；疓SDMD和抑制GSDMD介導(dǎo)焦亡的能力。拜譜生物為該研究提供LC-MS/MS蛋白質(zhì)譜分析，揭示了一個涉及HDAC4、PP1和GSDMD的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。這些發(fā)現(xiàn)為乙?；⒎核鼗土姿峄诮雇稣{(diào)節(jié)中的相互作用提供了有價值的見解，為炎癥細胞死亡領(lǐng)域的進一步研究提供了潛在的靶點。

文章名稱：Crosstalk of HDAC4, PP1, and GSDMD in controlling pyroptosis（Cell Death& Disease，IF=9.2，2024.2）

客戶單位：浙江大學(xué)

研究材料：人源IP蛋白

拜譜提供技術(shù)：LC-MS/MS蛋白質(zhì)譜分析

一、研究結(jié)果

01.GSDMD的K248殘基的乙?；{(diào)節(jié)焦亡

作者通過前期實驗發(fā)現(xiàn)，GSDMD的乙?；龠M細胞焦亡。為了確定GSDMD中潛在的乙?；稽c，作者對經(jīng)過TSA處理的HEK293T細胞中獲得的Flag-GSDMD進行了質(zhì)譜分析，并使用軟件預(yù)測賴氨酸修飾位點。結(jié)果發(fā)現(xiàn)四種潛在的賴氨酸殘基：K103、K145、K248和K387。序列比較發(fā)現(xiàn)，Lys103、Lys145和Lys248是GSDMD同源物中保守的乙酰化基序。因此，作者基于GSDMD全長或GSDMD-p30構(gòu)建了幾個突變體（K103R，K145R，K248R和K387R）。結(jié)果表明，賴氨酸248在GSDMD中作為乙?；稽c起著關(guān)鍵作用（圖1A-D）。此外，GSDMD-KO THP-1細胞中GSDMD-K248R的重建導(dǎo)致的細胞死亡比GSDMD-WT更輕（圖1E-F）。此外，作者還開發(fā)了GSDMD的結(jié)構(gòu)模型，其乙酰基連接到K248殘基上（圖1G）。免疫熒光分析表明，與GSDMD-WT相比，GSDMD-K248R不影響其定位（圖1H）。因此，這些發(fā)現(xiàn)表明Lys248是乙?；铌P(guān)鍵的殘基之一。

圖1| GSDMD在賴氨酸248處發(fā)生乙?；?圖源：Xu W., et al., Cell Death Dis., 20

02.HDAC4抑制GSDMD介導(dǎo)的焦亡

如前所述，GSDMD的乙酰化在TSA處理時顯著增加，表明了HDAC家族脫乙酰酶的參與。為了鑒定GSDMD的特異性脫乙酰酶，作者對有或沒有TSA處理的標(biāo)記GSDMD進行了質(zhì)譜分析，該分析表明HDAC4為GSDMD的特異性脫乙酰酶（圖2A）。免疫共沉淀分析證實了GSDMD和HDAC4在HEK293T細胞中存在顯著相互作用（圖2B），作者還在THP-1細胞中以及豬和小鼠中觀察到這種相互作用（圖2C）。作者進一步研究了HDAC4對不同物種GSDMD誘導(dǎo)的焦亡的影響。結(jié)果表明，HDAC4顯著抑制了來自不同物種的GSDMD誘導(dǎo)的焦亡（圖2F），此外作者在體外實驗中也得到了相同的結(jié)果。

圖2| HDAC4抑制細胞焦亡(圖源：Xu W., et al., Cell Death Dis., 2024)

03.蛋白磷酸酶1（PP1）調(diào)節(jié)HDAC4的磷酸化

作者通過實驗Ser 246、Ser 467和Ser 632這三個磷酸化位點對HDAC4的去乙?；钚院苤匾Ｓ捎贖DAC4的磷酸化與其去乙?；芰ο嚓P(guān)，且有文獻報道蛋白磷酸酶1（PP1）負責(zé)調(diào)控GSDMD磷酸化并抑制焦亡。鑒于HDAC4也抑制細胞焦亡，作者假設(shè)PP1與HDAC4相互作用。結(jié)果證實HDAC4確實與PP1相互作用，類似于它與GSDMD的相互作用。隨后作者通過PP1抑制劑岡田酸(OA)處理實驗以及轉(zhuǎn)染實驗表明了PP1通過使HDAC4去磷酸化參與GSDMD脫乙?；倪^程。

作者隨后探討了GSDMD的乙?；头核鼗g的關(guān)系。通過TSA處理、HDAC4轉(zhuǎn)染實驗以及構(gòu)建乙?；M突變體發(fā)現(xiàn)GSDMD的乙?；龠M了其泛素化，這反過來又促進了GSDMD介導(dǎo)的細胞焦亡，乙?；头核鼗谡{(diào)節(jié)GSDMD功能方面存在調(diào)節(jié)串?dāng)_。

二、 拜譜小結(jié)

在這項研究中，研究團隊揭示了一種以前未知的GSDMD翻譯后修飾，并闡明了GSDMD、HDAC4和PP1在焦亡調(diào)節(jié)中的新相互作用。GSDMD和HDAC4的翻譯后修飾（泛素化、乙酰化和磷酸化），在調(diào)節(jié)焦亡中起著至關(guān)重要的作用。不同PTM之間的相互作用以及HDAC4和PP1的參與增加了焦亡調(diào)節(jié)的復(fù)雜性，并進一步加深了我們對這一重要生物過程的理解。這些發(fā)現(xiàn)為細胞焦亡的機制提供了見解，并為干預(yù)炎癥相關(guān)疾病提供了機會。這一過程中拜譜生物提供了LC-MS/MS蛋白質(zhì)譜分析，拜譜生物可提供完善成熟的蛋白組學(xué)、修飾蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等多組學(xué)產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)，助力發(fā)表高分文獻，歡迎致電咨詢！

參考文獻：Xu W, Jin Q, Li X, Li D, Fu X, Chen N, Lv Q, Shi Y, He S, Dong L, Yang Y, Yan Y, Shi F. Crosstalk of HDAC4, PP1, and GSDMD in controlling pyroptosis. Cell Death Dis. 2024 Feb 7;15(2):115. doi: 10.1038/s41419-024-06505-z.