Nature｜补全坏死性凋亡的关键一环：SIGLEC12是质膜破裂的执行因子

撰文 | 阿童木

坏死性凋亡（necroptosis）是一类由程序化信号级联触发的溶解性细胞死亡方式，由RIPK1–RIPK3–MLKL轴驱动【1】。具体而言，伪激酶MLKL在被磷酸化后发生构象变化，沿质膜定位并寡聚化，干扰质膜结构与局部膜稳态，使水分子和小分子迅速进入细胞，从而引发膨胀与质膜破裂（plasma membrane rupture,PMR）。PMR是所有溶解性细胞死亡形式的终末共同特征【2】，但其在坏死性凋亡中是如何发生的，仍不甚清楚。

在其他裂解性细胞死亡路径中，跨膜蛋白NINJ1被证明是执行PMR的核心因子，能够将上游膜损伤转化为最终的破裂事件【3】。然而，当MLKL被激活并驱动坏死性凋亡时，即便缺乏NINJ1，细胞仍会发生PMR，并呈现“泡状膨胀”等典型坏死形态【3】。这一现象提示坏死性凋亡可能在MLKL下游还存在尚未被定义的特异性破膜机制，而并非依赖于NINJ1的通用途径。

近日，德州大学西南医学中心Ayaz Najafov实验室在

Nature

SIGLEC12 mediates plasma membrane rupture during necroptotic cell death

为研究MLKL下游坏死性凋亡机制，作者在HEK293细胞中构建了多西环素诱导的组成型活性MLKL（Q356A或T357E/S358D）系统，并结合全基因组CRISPR–Cas9筛选，发现SIGLEC12敲除显著保护细胞免于MLKL驱动的死亡。SIGLEC12属于SIGLEC家族跨膜蛋白，包含V型与C2型Ig结构域及胞内酪氨酸基序，主要在免疫细胞中富集，同时在人类多个上皮组织中表达【5】。人类SIGLEC12因关键突变失去唾液酸结合能力，但仍表达于胃肠道、上皮、巨噬细胞及部分肿瘤，提示可能承担人类特有功能。

功能测试显示，SIGLEC12缺失或敲低可有效阻断坏死性凋亡PMR，表现为CellTox Green阴性、LDH不释放、细胞维持膨胀但不裂解。其缺失并不影响RIPK1/RIPK3/MLKL激活或ATP下降导致的细胞死亡，胞质蛋白与HMGB1释放明显减少，部分炎症因子表达也显著下降。序列分析显示，SIGLEC12与NINJ1共享一个高度相似的NISI基序，其中ISLS四残基突变为AAAA即可完全阻断PMR，表明该短基序是破膜功能的核心结构。组织与单细胞RNA-seq分析显示SIGLEC12与MLKL及多种坏死性凋亡基因在骨髓、淋巴组织与单核细胞簇中共表达，这与其作为坏死性凋亡专属执行因子相一致。

进一步的细胞死亡类型筛选表明，SIGLEC12的破膜功能特异于坏死性凋亡，对凋亡、焦亡或铁死亡并不必需。在坏死性凋亡中，SIGLEC12形成特征性的点状与纤维状结构，向质膜转位并与MLKL发生特异性相互作用（对NSA敏感）。其去磷酸化（Thr519/Ser532/Ser539/Thr555）事件虽然发生，但不足以直接引发破膜。小鼠Siglec12在序列上与人类差异显著（尤其是NISI基序关键残基），且小鼠Siglec12敲除并不影响坏死性凋亡PMR，说明SIGLEC12的破膜功能具有明显的人类特异性。

作者进一步揭示了SIGLEC12的激活机制，发现全长SIGLEC12本身并不诱导PMR，但在坏死性凋亡中会被切割生成约20 kDa的C端片段，该片段携带NISI基序并可独立诱导PMR。模拟这一切割的截短体SIGLEC12-ΔN无需MLKL便能形成点状/纤维状结构并引发破膜（对NSA不敏感），说明切割是激活SIGLEC12破膜功能的必要事件，而切割后的C端片段本身具备驱动PMR的能力。进一步筛选发现TMPRSS4可与SIGLEC12相互作用。TMPRSS4敲低阻断坏死性凋亡PMR而不影响上游信号，且TMPRSS4与SIGLEC12物理结合；过表达具有催化活性的TMPRSS4而非催化死突变体S387A可诱导SIGLEC12切割和破膜；SIGLEC12 Arg410突变或添加蛋白酶抑制剂均可阻断切割。这些证据确认TMPRSS4是促进SIGLEC12活化的关键蛋白酶。

在TCGA数据中，SIGLEC12体细胞突变频率为0.7%，其中最常见的Ser458Phe（位于NISI基序附近）显著降低TMPRSS4对SIGLEC12的切割效率，为肿瘤中的坏死性凋亡抗性提供了可能机制。此外，人群常见变异Arg528Trp同样阻断切割；而高频移码突变Ala66fs（外显子1）可能通过改变剪接或产生缺乏切割位点的异构体调节SIGLEC12功能，甚至可能在感染背景中具有适应性意义。

综上所述，作者通过构建诱导性活化的MLKL系统并结合全基因组CRISPR敲除筛选，系统解析了坏死性凋亡终末阶段的质膜破裂机制。与广谱介导焦亡、毒素坏死和凋亡晚期破膜的NINJ1不同，SIGLEC12专属于坏死性凋亡这一通路，在MLKL激活之后由TMPRSS4特异切割，生成携带NISI基序的C端活性片段。该片段具备独立形成纤维并执行PMR的能力，将MLKL诱导的膜扰动最终转化为不可逆的破裂事件。本研究不仅填补了坏死性凋亡执行步骤的关键空白，也提示了未来SIGLEC12/TMPRSS4轴作为干预炎症性坏死的靶点可能性。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09741-1

制版人： 十一

参考文献

1. Khoury, M. K., Gupta, K., Franco, S. R. & Liu, B. Necroptosis in the pathophysiology of disease.Am. J. Pathol.190, 272–285 (2020).

2. Bertheloot, D., Latz, E. & Franklin, B. S. Necroptosis, pyroptosis and apoptosis: an intricate game of cell death.Cell. Mol. Immunol.18, 1106–1121 (2021).

3. Kayagaki, N. et al. NINJ1 mediates plasma membrane rupture during lytic cell death.Nature591, 131–136 (2021).

4. Crocker, P. R., Paulson, J. C. & Varki, A. Siglecs and their roles in the immune system.Nat. Rev. Immunol.7, 255–266 (2007).

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