細(xì)胞死亡是生命過(guò)程中持續(xù)發(fā)生且不可逆轉(zhuǎn)的一種現(xiàn)象，這有助于機(jī)體正常功能的行使和功能的維持。在多種細(xì)胞死亡方式中，程序性壞死會(huì)被腫瘤壞死因子（tumour necrosis factor，TNF）等死亡相關(guān)受體配體（death receptor ligands）激活。感應(yīng)到 TNF 后，腫瘤壞死因子受體1（TNFR1）會(huì)激活受體相互作用蛋白激酶1（RIPK1），RIPK1 會(huì)與受體相互作用蛋白激酶3（RIPK3）形成被稱為壞死體（necrosome）的蛋白復(fù)合物。一旦這條通路被激活，RIPK3 會(huì)將其下游效應(yīng)因子——混合譜系激酶結(jié)構(gòu)域樣蛋白（MLKL），磷酸化和寡聚化從而使得細(xì)胞膜完整性被破壞，細(xì)胞會(huì)破裂。

同時(shí)，RIPK1 會(huì)進(jìn)入到細(xì)胞核中，促使一些炎癥因子相關(guān)基因的表達(dá)，導(dǎo)致在細(xì)胞破裂后釋放的內(nèi)容物中含有炎癥相關(guān)因子，引發(fā)炎癥反應(yīng)提示機(jī)體免疫系統(tǒng)。然而目前尚不清楚對(duì)于 RIPK1 進(jìn)入到細(xì)胞核中是如何起到調(diào)節(jié)作用。此外，盡管已有許多文獻(xiàn)報(bào)道在許多疾病如神經(jīng)退行性疾病，多發(fā)性硬化癥，急性心衰和早衰等中都涉及到了程序性壞死的發(fā)生，但對(duì)于 RIPK1 和程序性壞死在這些疾病如早衰過(guò)程中的作用和機(jī)制也尚不明朗。

近日，中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所生物與化學(xué)交叉研究中心許代超課題組在 Nature cell biology 期刊上發(fā)表了題為 Defective prelamin A processing promotes unconventional necroptosis driven by nuclear RIPK1 的研究論文，發(fā)現(xiàn) ZMPSTE24 基因缺陷會(huì)使得細(xì)胞對(duì)于腫瘤壞死因子刺激后由 RIPK1 介導(dǎo)的程序性壞死更為敏感，這個(gè)過(guò)程依賴于核纖層前體蛋白 A（Prelamin A）的累積。Prelamin A 在細(xì)胞核中為 RIPK1 的聚集和壞死體的形成提供了平臺(tái)，促使 MLKL 的激活導(dǎo)致程序性壞死的發(fā)生。一旦從基因?qū)用嬉种屏?RIPK1，RIPK3 或是 MLKL 的表達(dá)，能夠有效緩解模型動(dòng)物機(jī)體組織中細(xì)胞程序性壞死的發(fā)生并顯著延長(zhǎng)模型動(dòng)物的生存期。

在高等真核細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)核膜和染色質(zhì)間有一層厚度約為 30~100 毫微米的纖維蛋白片層，被稱為核纖層（Lamina）。核纖層由包含核纖層蛋白 A（Lamin A）在內(nèi)的多種核纖層蛋白構(gòu)成，而 Lamin A 正是由核纖層前體蛋白 A（Prelamin A）在鋅金屬蛋白酶 ZMPSTE24 的剪切下形成。ZMPSTE24 基因突變會(huì)導(dǎo)致 Prelamin A剪切成為 Lamin A 的過(guò)程受阻，從而引發(fā)早衰類疾病，如 Hutchinson-Gilford 早衰癥候群（Hutchinson-Gilford progeria syndrome，HGPS）。通常完全缺失 ZMPSTE24 的人類會(huì)在出生時(shí)便死亡，但完全缺失 ZMPSTE24 的小鼠卻能正常出生，盡管很快就會(huì)表現(xiàn)出生長(zhǎng)遲緩，毛發(fā)脫落，肌肉無(wú)力和自發(fā)性骨質(zhì)疏松等一系列早衰癥狀。基因?qū)W研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些癥狀是由法尼基化修飾的 Prelamin A 聚集，而不是 Lamin A 缺少引起的，但聚集后的 Prelamin A 具有如此毒性的分子機(jī)制還不清楚。

研究團(tuán)隊(duì)利用基于抗壞血酸過(guò)氧化物酶2（ascorbate peroxidase 2，APEX2）的標(biāo)記技術(shù)結(jié)合質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)能夠與 Prelamin A 結(jié)合的多種蛋白中，RIPK1 具有最高的豐度。而通過(guò)構(gòu)建 ZMPSTE24 缺乏的細(xì)胞系，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn) ZMPSTE24 缺乏后細(xì)胞系中的 RIPK1 表達(dá)量顯著升高，這導(dǎo)致該細(xì)胞系對(duì) TNF 的刺激更為敏感，更容易死亡。如果通過(guò) RIPK1 的抑制劑 necrostatin-1s，或從基因?qū)用娉聊?RIPK1 的表達(dá)，能夠保護(hù)細(xì)胞免受 TNF 的影響。

為了探究 ZMPSTE24 缺乏后引起的細(xì)胞敏感性是否和 Prelamin A 相關(guān)，研究團(tuán)隊(duì)利用特異性針對(duì) Prelamin A 的反義寡核苷酸（ASO），ISIS-359445，對(duì) ZMPSTE24 缺乏細(xì)胞系進(jìn)行了處理，發(fā)現(xiàn)的確有效抑制了由 TNF 引起的死亡。進(jìn)一步探究其具體機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)調(diào)研，發(fā)現(xiàn) Prelamin A 能夠聚集形成一個(gè)平臺(tái)用以募集更多的 RIPK1 聚集在一起，促進(jìn) RIPK1 的激活和壞死體的形成。并且這個(gè)過(guò)程的發(fā)生依賴于 RIPK1 在細(xì)胞核內(nèi)的正確定位，以及 Prelamin A 的法尼基化修飾，一旦干擾了這兩者，即使是 ZMPSTE24 缺陷的細(xì)胞系對(duì)于 TNF 的刺激也擁有了更高的耐受度。最終，聚集在一起的壞死體導(dǎo)致核膜破裂，細(xì)胞死亡。

最后，研究團(tuán)隊(duì)也通過(guò)研究 ZMPSTE24 缺陷的小鼠發(fā)現(xiàn)當(dāng) ZMPSTE24 缺陷引發(fā)早衰后，其體內(nèi)被磷酸化激活的 RIPK1，RIPK3 和 MLKL 均顯著高于對(duì)照組，并且出現(xiàn)了大量細(xì)胞程序性壞死和嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。通過(guò)抑制這些渠道，能夠顯著延長(zhǎng)早衰小鼠的生存期。這為早衰類疾病提供了一個(gè)潛在藥物靶點(diǎn)。

由于 RIPK3 激酶抑制劑同時(shí)會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡，于是 RIPK1 抑制劑受到了各大藥企的廣泛關(guān)注。據(jù)報(bào)道 GSK 公司曾有過(guò)兩個(gè) RIPK1 抑制劑 GSK2982772 和 GSK095，分別針對(duì)外周自身免疫疾病和胰腺癌，然而后期臨床實(shí)驗(yàn)被終止了，GSK 表示還需要更進(jìn)一步研究。2022 年 5 月，賽諾菲和 Denail Therapeutics 合作開發(fā)的針對(duì)漸凍癥的 RIPK1 抑制劑 SAR443820（DNL788，一款可滲透中樞神經(jīng)系統(tǒng)的小分子藥）獲批臨床，遺憾的是 2024 年 2 月發(fā)現(xiàn)該抑制劑在II期臨床結(jié)果不理想。同時(shí)，賽諾菲和 Denail 還在開發(fā) DNL788 用于治療多發(fā)性硬化癥，目前也處于II期臨床階段。2023 年 12 月，愛科諾生物的新型 RIPK1 抑制劑 AC-003 獲得 FDA 孤兒藥資格認(rèn)定，該藥物用于治療急性移植物抗宿主病（aGvHD）。而本篇研究論文揭示了 RIPK1 在早衰癥上的分子機(jī)制，這無(wú)疑為治療早衰癥這一罕見病提供了新的選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] Yang Y, Zhang J, Lv M, Cui N, Shan B, Sun Q, Yan L, Zhang M, Zou C, Yuan J, Xu D. Defective prelamin A processing promotes unconventional necroptosis driven by nuclear RIPK1. Nat Cell Biol. 2024 Apr;26(4):567-580. doi: 10.1038/s41556-024-01374-2. Epub 2024 Mar 27. PMID: 38538837.