刘聪/袁钧瑛合作最新PNAS

由受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）和RIPK3组成的典型坏死小体是一种功能性淀粉样纤维结构，在细胞内驱动坏死性凋亡过程中发挥关键作用。由于坏死性凋亡会导致细胞内含物的释放，RIPK1/RIPK3纤维在细胞发生坏死性凋亡后的去向尚未得到研究。

2025年9月16日，中国科学院上海有机化学研究所刘聪和袁钧瑛共同通讯在PNAS（IF=9.4）在线发表题为“Intercellular propagation of RIPK1/RIPK3 amyloid fibrils”的研究论文，该研究追踪了RIPK1与RIPK3的共组装过程，发现这些纤维状聚集体可在坏死性凋亡细胞发生膜破裂后释放至培养基中。

值得注意的是，这些RIPK1/RIPK3纤维能够进入受体细胞，并作为内源性坏死小体成核与形成的种子。冷冻电镜结构分析揭示了RIPK1和RIPK3的RHIM纤维共同具有独特的S形构象，该构象可促进RIPK1或RIPK1/RIPK3纤维对RIPK3的交叉引种作用。该研究结果表明，功能性RIPK1/RIPK3淀粉样纤维具有在细胞间传播的能力，可诱导受体细胞发生蛋白质构象改变，并为RIPK1与RIPK3交叉模板驱动坏死性凋亡的机制提供了结构层面的见解。

坏死性凋亡是一种程序性细胞死亡形式，可由肿瘤坏死因子-α（TNF-α）与TNFR1结合而激活，其在神经退行性疾病、炎症性疾病和癌症具有重要作用。该过程由多个信号复合物依次协同组装所介导，最终通过受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）、RIPK3 及混合谱系激酶结构域样假激酶（MLKL）参与的级联反应引发细胞膜通透性改变。先前研究已表明，RIPK1与RIPK3可在体外形成原纤维，而破坏该原纤维形成的突变能有效抑制坏死性凋亡。近期一项研究通过随机光学重建显微镜（STORM）直接观察到坏死性凋亡过程中RIPK1和RIPK3的纤维状组装，提示这些结构作为功能性原纤维参与坏死性凋亡信号的放大与转导。

历史上，淀粉样原纤维作为多种神经退行性疾病及其他疾病的关键病理因子已被广泛研究，其以自我增殖、细胞间传递和细胞毒性为特征，在疾病发生机制中发挥核心作用。与对病理性原纤维的深入研究相比，关于功能性原纤维组装的形成机制及其生物学功能的探索仍处于起步阶段。

RIPK1的N端为激酶结构域，中间区域包含一个RIP同型相互作用基序（RHIM），C端为死亡结构域；RIPK3则具有一个激酶结构域和一个含RHIM的中间区域。既往固态核磁共振（ssNMR）研究确定了由RIPK1和RIPK3的RHIM区域形成的原纤维核心结构，显示两者通过疏水界面介导沿纤维轴交替排列，形成异型β折叠的矩状结构。作者前期的研究曾阐明仅由RIPK3 RHIM所形成原纤维具有独特的S形构象，提示RIPK1与RIPK3的RHIM可能形成结构多样性的原纤维。然而，关于RIPK1与RIPK3在坏死性凋亡过程中动态相互作用与组装的精细机制仍未知。

外源性RIPK1/RIPK3IP原纤维诱导受体细胞的原纤维形成和细胞死亡（图片源自PNAS）

该研究利用受激发射损耗显微镜（STED）验证了细胞内由RIPK1和RIPK3构成的原纤维结构，并发现其与坏死性凋亡信号转导的不同状态密切相关。通过坏死性凋亡细胞的延时成像以及免疫金标记浓缩培养液的透射电子显微镜（TEM）观察，作者证实了坏死小体原纤维在坏死性凋亡后可被释放至培养液中。从经T/S/Z（TNF-α、Smac模拟物SM-164及z-VADfmk）刺激的HEK293T细胞中通过免疫沉淀分离出的原纤维，能够自发进入HeLa细胞并诱发坏死性凋亡。

为深入探讨RIPK1与RIPK3原纤维在坏死性凋亡中的功能作用，作者在体外分别生成RIPK1、RIPK3及两者联合的截短型RHIM原纤维，均显示出强烈的诱导细胞死亡的能力。有趣的是，冷冻电镜（cryo-EM）结构分析显示，RIPK1与RIPK3的RHIM原纤维均采取高度相似的S形折叠构象，使得RIPK1原纤维可对RIPK3进行交叉引种。破坏RIPK3 RHIM原纤维S形构象的突变则削弱了交叉引种能力，并抑制了坏死性凋亡。

总之，该研究结果揭示了TNF-α诱导的坏死性凋亡过程中原纤维聚集与传递的机制，为淀粉样组装介导的信号转导提供了新的认识。

https://doi.org/10.1073/pnas.2507028122