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细胞死亡调节因子 1（RCD-1）作用机制不明，研究人员对其展开研究。通过多种实验技术，发现 RCD-1 可结合酸性脂质膜、形成孔并诱导膜弯曲，这为理解真菌细胞死亡机制及调控细胞焦亡提供了新思路。
在生命的微观世界里，细胞死亡的调控机制一直是科学家们热衷探索的神秘领域。细胞焦亡（pyroptosis）作为一种程序性细胞死亡方式，由气调蛋白（Gasdermins，GSDMs）家族成员介导，在炎症反应等过程中发挥着关键作用 。在真菌的世界里，也存在着类似 GSDMs 的蛋白，其中细胞死亡调节因子 1（Regulator of cell death-1，RCD-1）备受关注。RCD-1 能调控一对真菌类气调蛋白 RCD1-1 和 RCD-1-2 的异等位基因表达，在真菌的同种异体识别、抵御真菌寄生、防止基因组被利用以及对抗有害细胞质元件（如衰老质粒）等过程中，通过引发一种细胞溶解性细胞死亡来发挥作用。然而，RCD-1 究竟是如何作用于细胞膜的，这一机制却一直隐藏在重重迷雾之中。解开这一谜团，不仅有助于深入理解真菌细胞死亡的本质，还可能为相关疾病的治疗和生物技术的发展开辟新的道路。
为了揭开 RCD-1 作用机制的神秘面纱，中国科学院物理研究所等研究机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为该领域带来了新的曙光。
在这项研究中，研究人员运用了多种先进的技术方法。原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）被用于观察 RCD-1 在膜上的组装和孔形成过程，能够提供高分辨率的微观结构信息；AlphaFold 则用于预测 RCD-1-1 和 RCD-1-2 的结构，帮助研究人员了解蛋白质的三维构象。此外，微吸管抽吸技术用于测量膜的弯曲模量，以探究膜的物理性质变化。
研究人员首先聚焦于 RCD-1-1/RCD-1-2 异二聚体在 RCD-1 寡聚体形成中的作用。通过 AlphaFold2-multimer 和 AlphaFold3 预测结构，发现 RCD-1-1 和 RCD-1-2 形成的异二聚体中 β - 发夹呈平行排列，与哺乳动物 GSDM 二聚体结构相似，更利于膜插入。实验结果也证实，在云母表面和模型膜上，RCD-1-1 和 RCD-1-2 单独存在时无法形成有效膜相互作用，而二者混合时则可形成弧状、狭缝状和环状寡聚体。进一步研究发现，RCD-1 孔由约 10 个 RCD-1-1/RCD-1-2 异二聚体组成，其结构已通过高分辨率 AFM 和冷冻电镜（cryo - EM）得到证实 。
接着，研究人员利用时间分辨 AFM 对 RCD-1 寡聚化和孔形成过程进行实时成像。他们发现存在两种不同的孔组装途径：一种是移动的寡聚体逐渐生长为更大的弧和狭缝，最终形成移动的环，这种前孔状态可能持续数十分钟后才插入膜中并排出脂质；另一种是短寡聚体（少至两个 RCD-1 二聚体）直接插入膜中，成为固定的寡聚体，当生长到约六个二聚体大小时，形成孔并释放脂质，这些固定的组装体还可能继续寡聚化形成环状孔。
在研究 RCD-1 与脂质相互作用时，研究人员发现脂质组成对 RCD-1 寡聚化和膜弯曲有重要影响。在中性脂质制成的云母支持脂质双层（SLBs）上，RCD-1-1 和 RCD-1-2 不会形成寡聚体；而在含有酸性脂质（如 PS、PG、CL、PI 或 PA）的 SLBs 上，不仅会形成各种形状的寡聚体，还会诱导膜弯曲。通过微吸管抽吸和 AFM 力谱测量，研究人员发现 RCD-1 诱导的膜弯曲程度与膜的弯曲模量密切相关，较硬的膜（如含有较多 PE 的膜）弯曲程度较小，而较软的膜（如模拟真菌细胞膜的膜）更容易发生弯曲。
研究人员还构建了真菌细胞膜和线粒体膜模型，研究 RCD-1 在这些膜上的作用。结果发现，RCD-1 在所有模型膜上都能形成孔，但只有在模拟真菌细胞膜的膜上观察到广泛的膜弯曲现象，这表明膜弯曲与真菌细胞中的类焦亡细胞死亡可能具有特定的生物学相关性。在真实的酵母提取物极性膜上，RCD-1 也能诱导膜弯曲，进一步验证了研究结果的可靠性。
综上所述，研究人员成功揭示了 RCD-1 的孔形成和膜弯曲机制。RCD-1-1 和 RCD-1-2 通过形成异二聚体，进而组装成寡聚体并形成孔，同时，RCD-1 能诱导膜弯曲，膜的弯曲程度受膜刚性和 RCD-1 浓度等因素影响。这一研究成果不仅为理解真菌细胞死亡机制提供了关键线索，还暗示了通过调节细胞膜组成来调控细胞焦亡的潜在策略，为未来相关领域的研究和应用奠定了坚实基础。
