2024年4月10日，哈佛医学院Hao Wu、本·古里安大学Liron David共同通讯在Nature发表题为ROS-dependent S-palmitoylation activates cleaved and intact gasdermin D的文章，发现了一种新的、不依赖于炎症小体或caspase切割的GSDMD激活机制。
Gasdermin D（GSDMD）是炎症反应的关键参与者，是炎症小体激活下游细胞因子分泌和焦亡的常见效应器。在经典模型中GSDMD在被炎性caspase切割后形成进行细胞膜打孔。研究人员证明，GSDMD在一个保守的半胱氨酸残基（人GSDMD中的C191）处发生可逆的S-棕榈酰化（palmitoylation）的翻译后修饰，对GSDMD的成孔能力至关重要。使用生物化学和结构学方法，他们证明棕榈酰化增强了GSDMD的膜结合和低聚，导致有效的孔形成和细胞死亡诱导。随后，该团队发现，如果棕榈酰化，不仅GSDMD的切割的N-末端结构域（GSDMD-NT），而且未切割的全长GSDMD也可以形成孔。这一令人惊讶的发现表明，GSDMD切割并不是经典理论认为的其激活的唯一触发因素。相反，可逆的棕榈酰化作为一个关键的检查点，调节了切割和完整形式的GSDMD的成孔功能。
该研究进一步表明，在炎症小体激活过程中，线粒体产生的活性氧（ROS）增强了GSDMD棕榈酰化。ROS上调棕榈酰转移酶zDHHC5和zDHHC9的表达，而这是介导GSDMD棕榈酰化的主要酶。这种ROS棕榈酰化轴建立了一个正反馈通路（feed-forward loop），棕榈酰化的GSDMD破坏线粒体以产生更多的ROS，进而促进GSDMD棕榈酰化和孔的形成。重要的是，研究人员证明，这种ROS依赖性棕榈酰化机制不仅限于典型的NLRP3炎症小体，而且是典型和非典型炎症小体激活的一般特征，包括AIM2和NAIP5-NLRC4途径。他们还表明，GSDMD（V41A）中的一种疾病相关突变削弱了其自身抑制作用，导致自发棕榈酰化和细胞死亡增加，这表明炎症小体非依赖性GSDMD激活具有潜在的病理生理意义。这项研究在细胞系中的发现在原代小鼠骨髓来源的巨噬细胞中得到了进一步的证实，即使在没有caspase 1/11活性的情况下，ROS诱导的GSDMD依赖性细胞死亡也会发生，这突出了棕榈酰化介导的细胞膜穿孔形成机制的生理相关性。
总之，这项工作挑战了长期以来的观点，即GSDMD的激活仅取决于caspase的切割。作者建立了可逆的棕榈酰化作用作为控制裂解和完整GSDMD的成孔活性的关键调控检查点，以响应线粒体ROS的产生。这一发现扩展了我们对控制孔形成蛋白GSDM家族激活的多种机制的理解。
此外，ROS诱导的、切割无关的GSDMD激活可能发生的潜在生理和病理环境。进一步研究GSDMD的棕榈酰化、氧化和其他翻译后修饰之间的相互作用，可以揭示这种关键炎症效应物的复杂调节。最终，这项研究为焦亡的分子机制提供了重要的见解。
