《Signal Transduction and Targeted Therapy》：The gasdermin family: from pyroptosis mechanisms to therapeutic targets
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Gasdermin（GSDM）蛋白家族已被确认为焦亡（pyroptosis）的核心执行者。焦亡是一种以质膜破裂及促炎细胞因子释放为特征的炎症性细胞死亡形式，释放的因子包括白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-18及高迁移率族蛋白B1（HMGB1）。新近证据表明
Gasdermin（GSDM）蛋白家族已被确认为焦亡（pyroptosis）的核心执行者。焦亡是一种以质膜破裂及促炎细胞因子释放为特征的炎症性细胞死亡形式，释放的因子包括白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-18及高迁移率族蛋白B1（HMGB1）。新近证据表明，GSDMs在健康和多种疾病背景下发挥多样化功能，这些功能既可依赖于焦亡，也可独立于焦亡，包括促进黏液分泌、调控骨吸收以及调节线粒体代谢等。本综述对GSDM家族进行了全面概述，详细阐述了其激活、调控、孔形成、细胞破裂及膜修复的分子机制。研究人员探讨了GSDMs与其他细胞死亡方式之间的广泛交叉对话（crosstalk），包括凋亡（apoptosis）、坏死性凋亡（necroptosis）、NETosis及泛凋亡（PANoptosis）。此外，研究人员系统讨论了GSDMs在多种病理中的"双刃剑"作用，涵盖感染性疾病中的宿主防御、自身免疫性疾病中的慢性炎症，以及其在癌症进展和免疫中复杂且依赖情境的功能。最后，研究人员评估了新兴治疗策略，包括小分子抑制剂如双硫仑（disulfiram，DSF）、坏死磺酰胺（necrosulfonamide，NSA）和富马酸二甲酯（dimethyl fumarate，DMF），以及基于新型材料的递送系统。总体而言，这些进展凸显了靶向GSDMs用于精确临床干预以治疗炎症性和非炎症性疾病以及增强癌症免疫治疗的巨大治疗潜力。
主体内容总结
引言
Gasdermin（GSDM）家族是一组保守蛋白，是焦亡（pyroptosis）的关键执行者。焦亡是一种以细胞肿胀、质膜破裂和炎症细胞因子释放为特征的炎症性细胞死亡方式。该家族最初因其在胃肠道和皮肤中的特异性表达而被发现和命名，现已被认为是先天免疫和疾病病理中的核心参与者。在人类中，GSDM家族由六个成员组成：Gasdermin A（GSDMA）、Gasdermin B（GSDMB）、Gasdermin C（GSDMC）、Gasdermin D（GSDMD）、Gasdermin E（GSDME，又称DFNA5）以及DFNB59（Pejvakin/PJVK）。这些旁系同源物共享约45%的序列同源性，聚集在染色体17q21（GSDMA、GSDMB）和8q24（GSDMC、GSDMD）上，提示通过基因复制进行的进化扩展。除PJVK外，大多数GSDMs共享一个调控自抑制的双结构域架构，由细胞毒性N端结构域（NT）和阻遏C端结构域（CT）通过柔性连接区相连。GSDM激活的基本机制涉及特定酶对该连接区的蛋白水解切割，这些酶包括炎症性caspase、颗粒酶（granzymes）和细菌蛋白酶。切割释放GSDM-NT，使其转位至质膜并组装成跨膜孔。这些孔破坏细胞稳态，驱动渗透性裂解和炎症爆发。除焦亡外，GSDMs还可在活细胞中调控多种生物学过程，从线粒体稳态和基因表达到细胞增殖和分化，其失调与脓毒性休克、自身免疫疾病和癌症进展等广泛病理相关。
焦亡机制
焦亡最初于2001年被提出，而2015年GSDMs被鉴定为直接执行者确立了其明确的分子定义。GSDMs通常通过蛋白水解切割激活，尽管也有报道称特定突变或翻译后修饰可诱导激活。除诱导焦亡的切割外，新证据表明GSDMs可在多个位点被切割，释放具有不同生物学功能的片段。活性GSDM-NT快速转位至质膜，结合内叶脂质并寡聚化成大型环状跨膜孔，内径约15至21.5 nm。这些孔通过消散离子梯度破坏细胞稳态，导致大量水分涌入，驱动细胞肿胀和最终的渗透性裂解，释放包括多种DAMPs和成熟促炎细胞因子如IL-1β和IL-18在内的细胞内物质。
自抑制结构
全长GSDMs通过由静电和疏水力驱动的广泛界面实现自抑制。机制上，酸性的GSDM-CT结构域掩蔽GSDM-NT结构域中带正电的β1-β2环和α1螺旋，从而阻止激活。在GSDMA3和GSDMB中，GSDM-NT结构域中的α4螺旋与GSDM-CT结构域中的疏水沟之间的额外自抑制界面增强了自抑制。
GSDMD激活
经典焦亡通路以炎症小体介导的GSDMD激活为特征。该过程通常始于模式识别受体（PRRs）检测病原体相关分子模式（PAMPs）或损伤相关分子模式（DAMPs）。已鉴定多种炎症小体，包括NLRP3、NLRP1、AIM2和NLRC4。NLRP3炎症小体最常见的触发因素是钾外流。与NLRP3不同，NLRP1和CARD8的激活依赖"功能性降解"。NAIP-NLRC4和AIM2由直接配体结合驱动，而Pyrin通过感知RhoA去磷酸化间接检测病原体活性。激活后，传感器与衔接蛋白ASC和pro-caspase-1相互作用形成经典炎症小体复合物，pro-caspase-1经二聚化和自蛋白水解获得蛋白酶活性。活化的caspase-1切割GSDMD，释放细胞毒性GSDMD-NT在膜上形成孔。同时，caspase-1将pro-IL-1β和pro-IL-18加工为成熟形式，通过GSDMD-NT孔释放。非经典炎症小体通路不涉及典型传感器蛋白，鼠caspase-11或人caspase-4/5直接检测胞质革兰氏阴性菌脂多糖（LPS）并被激活，随后切割GSDMD并诱导焦亡和钾外流，钾外流作为次级触发因素激活经典NLRP3炎症小体。GSDMD还可通过不依赖炎症小体的途径激活，如耶尔森菌感染中YopJ阻断TAK1激酶活性从而激活caspase-8切割GSDMD。在中性粒细胞中，GSDMD被丝氨酸蛋白酶中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）和组织蛋白酶G加工。此外，GSDMD可在Cys191（人）或Cys192（鼠）发生棕榈酰化，该事件使全长GSDMD即使在无切割情况下也能形成孔。
GSDMA激活
GSDMA位于17q21.1，主要在皮肤、食管和膀胱等上皮屏障中充当焦亡执行者。人GSDMA缺乏对caspase切割的敏感性，而非哺乳动物同源物保留可被caspase-1切割激活的四肽序列。A组链球菌（GAS）感染分泌半胱氨酸蛋白酶SpeB，直接切割人GSDMA的Gln246残基，释放细胞毒性GSDMA-NT并启动皮肤角质形成细胞焦亡。在Gsdma3突变小鼠中，导致提前截短或结构域结合丧失的突变导致组成性激活、皮肤炎症和脱发。
GSDMB激活
GSDMB编码于人染色体17q21.1，缺乏鼠直系同源物，以广泛的替代剪接为特征，产生至少六种不同异构体。其典型激活由颗粒酶A（GZMA）触发，GZMA是细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）和自然杀伤（NK）细胞通过免疫突触递送至靶细胞的丝氨酸蛋白酶。GZMA能够切割多种GSDMB异构体，连接区序列变异调节切割效率。志贺氏菌利用E3泛素连接酶IpaH7.8结合GSDMB-NT并靶向多聚泛素化降解以阻断焦亡。GSDMB可增强非经典caspase-4活性以放大LPS感知，同时易被凋亡性caspase-3和caspase-7在Asp91处切割失活。
GSDMC激活
GSDMC定位于染色体8q24.21，通过不同于经典炎症小体的独特途径激活。在癌症缺氧背景下，核PD-L1与p-STAT3协同上调GSDMC转录，TNF-α刺激下活化的caspase-8在Asp365处切割GSDMC。代谢物α-酮戊二酸（α-KG）诱导活性氧（ROS）氧化死亡受体6（DR6）并招募caspase-8在Asp240处切割GSDMC。III型干扰素上调Z-DNA结合蛋白1（ZBP1），触发caspase-8激活和GSDMC切割。GSDMC还可被颗粒酶B（GZMB）在Asp276处切割。相反，在肠道上皮细胞（IECs）中，STAT6信号或上皮内肥大细胞（IEMCs）来源蛋白酶激活GSDMC形成特异性非裂解孔，促进警报素IL-33的非传统分泌，驱动II型免疫而不引起宿主细胞死亡。
GSDME激活
GSDME编码于染色体7p15.3，最初被鉴定为耳聋相关基因DFNA5。CTL来源的GZMB切割并激活GSDME以诱导靶细胞焦亡。此外，caspase-3响应凋亡信号切割GSDME。在UVC照射的肿瘤细胞中，GSDME经历聚ADP核糖基化（PARylation），解除自抑制并无切割启动焦亡。GSDME的功能获得性突变也导致直接激活和焦亡。
