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Nature探寻NLRP3炎症⼩体激活之谜

炎症（inflammation）是机体对病原微⽣物感染和组织损伤⼀种快速⽽协调的反应。这些刺激导致免疫细胞向感染和损伤部位

迁移。对于许多⼈来说，炎症被认为是⼀种不良的机体反应，因为它可以导致严重的后果，如免疫功能障碍，组织损伤，败

⾎症，器官衰竭，甚⾄死亡。然⽽，炎症是⼀个关键的先天免疫过程，它试图控制感染，激活适应性免疫，修复受损组织，

并恢复到保持机体的稳态。

炎症⼩体（inflammasome）是炎症反应中重要的组成部分，由多个蛋⽩组合⽽成的复合物,以caspase-1依耐性⽅式激活促炎

细胞因⼦,包括interleukin-1β(IL-1β),以及诱导炎性细胞死亡。NLRP3炎性⼩体的不同寻常之处在于，它可以由许多不同的刺

激触发，⽐如nigericin(⼀种链霉菌的抗⽣素)或受损细胞释放的ATP。不受控制的NLRP3刺激可导致感染、⾃⾝免疫性疾

病、神经退⾏性疾病、代谢紊乱和许多其他⼈类疾病。考虑到这些刺激的化学性质和结构的多样性，以及⽬前缺乏NLRP3直

接与任何这些分⼦相互作⽤的证据，NLRP3被激活的机制仍然是⼀个未知之谜。2018年底，美国德克萨斯⼤学西南医学中⼼

的陈志坚课题组在Nature上在线发表了题为“PtdIns4Pondispersedtrans-GolginetworkmediatesNLRP3inflammasome

activation的重”量级⽂章，剥开了NLRP3炎症⼩体是如何识别⼤量多样性的激动剂，从⽽使机体对外界病原体⼊侵和组织创

伤等做出反应的。该⽂发现了⼀种不同NLRP3刺激下游共同的细胞信号机制:⾼尔基体反⾯⽹络结构（TGN，trans-Golgi

network）分解成各种分散的结构，即形成分散的⾼尔基体反⾯⽹络结构（dTNG,dispersedTGN）。然后NLRP3上的⼀个多

碱性区域与dTGN上带负电荷的PtdIns4P相互作⽤，将NLRP3招募到dTGN上。dTGN上的NLRP3形成多个点状结构，诱导

适配体蛋⽩（ASC）聚合，从⽽激活下游信号级联，下⾯我们就来⼀起深⼊了解下这篇⽂章精彩之处。

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⼀种巧妙体外检测NLRP3活性的⽅法

⼯欲善其事必先利其器，⼀个巧妙的实验设计能够简单明了的证明复杂的分⼦⾏为过程。本⽂中研究者建⽴了⼀种专门检测

NLRP3的活化⽣化检测⽅法，⼀种上游稳定表达NLRP3(293NLRP3)或下游特异表达ASC和caspase-1(293ASC-casp1)的

HEK-293T细胞株。将受刺激处理后的293NLRP3(activator)细胞中提取的提取物与下游293ASC-caspase-1(receptor)细

胞混合，共同孵育后，检测NLRP3依耐性的caspase-1的裂解。通过体外实验，我们确定了NLRP3活性所在的亚细胞部分。

HEK-293T细胞的提取物采⽤差速离⼼法分离将NLRP3-GFP细分为P5(重膜)，P100(轻膜)和S100(胞质)三种组分，⽤

NLRP3活性测定法测定其含量。虽然NLRP3蛋⽩主要存在于S100(胞质)中，然⽽NLRP3活性仅在P100(轻膜)和P5(重膜)中

被检测到(图1)，表明只有⼀⼩部分NLRP3在受到刺激后变得活跃。这说明原本主要存在细胞质基质内的NLRP3在激动剂

（nigericin，Nig）处理后被招募到囊泡状结构上形成聚合物。

图1.NLRP3刺激后形成多点分布

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NLRP3在dTGN上聚集形成聚合物

免疫荧光结果表明，在正常条件下，NLRP3-GFP在胞质中散在分布，但经刺激物处理后形成多个⼩斑点，这些斑点与ASC

存在时形成的单个⼤斑点不同，这表明NLRP3⾸先聚集成多个⼩斑点，然后与ASC合并成⼀个⼤斑点。NLRP3的富集表

明，这些斑点在粗细胞提取物中⽐NLRP3具有更⾼的⽐活性，表明这些斑点是NLRP3的活性形式，并且NLRP3⼩点形成于

囊泡状结构亚细胞器的外部。为了了解这些⼩泡的起源，研究者检测了稳定表达NLRP3-GFP的HeLa细胞中的各种亚细胞细

胞器。在刺激的条件下，TGN的反式⾯从单个核周簇分裂成⼩泡，NLRP3在⼩泡上形成斑点。

图2.NLRP3在dTGN上聚集

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NLRP3通过其多碱性区域被招募到dTGN

dTGN的形成早于