Cell Rep丨阐明MINDY2调控TNF-α诱导细胞死亡的分子机制

肿瘤坏死因子 α （ TNF- α ）是调控细胞命运的关键细胞因子，其诱导的细胞死亡（包括凋亡和坏死性凋亡）在炎症调控、胚胎发育及组织稳态维持等生理病理过程中发挥重要作用。 在 TNF- α 刺激 下 ， TNFR1 迅速募集 T RADD 、 TRAF2 和 RIPK1 等形成复合物 I 。在复合物 I 中， RIPK1 发生泛素化并募集下游信号分子，从而激活 NF- κ B 和 MAPK 通路 ，促进生存 和发育 。 当 RIPK1 去泛素化并从复合物 I 解离后，其与 FADD 及 Caspase-8 形成复合物 II 以启动细胞凋亡 。当 Caspase-8 活性被抑制， RIPK1 可与 RIPK3 结合 形成坏死小体（ necrosome ）， 坏死小体招募并磷酸化 MLKL ，磷酸化的 MLKL 发生寡聚化并转位至质膜，破坏膜完整性，最终导致坏死性凋亡【1-5】。 越来越多的证据表明，泛素化与去泛素化的动态平衡对精确控制 RIPK1 的活化状态和细胞命运决定至关重要。 然而，人们目前对是否还有其他 E3 连接酶或 DUBs 参与这一过程仍了解有限。

近日，福建医科大学李立胜团队和厦门大学林娟团队在Cell Reports杂志发表了题为 Deubiquitinating enzyme MINDY2 regulate s TNF-α-induced cell death by targeting RIPK1 的研究文章 ，系统阐明了去泛素化酶MINDY2调控TNF-α诱导细胞死亡的分子机制。研究发现， MINDY2 通过去除 RIPK1 的泛素化修饰，削弱 TNFR1 对 RIPK1 的募集，进而抑制复合物 I 信号通路及下游 RIPK1 依赖性凋亡与坏死性凋亡。动物实验表明 MINDY2 缺失加重 TNF- α 诱导的全身炎症反应综合征（ Systemic Inflammatory Response Syndrome ， SIRS ）。 这项研究不仅揭示了 MINDY2 作为 RIPK1 依赖性细胞死亡关键内源性检查点的新角色，完善了 TNF- α 信号通路的精细调控网络，也为 TNF- α 介导的炎症性疾病提供了潜在治疗靶点。

研究团队首先 构建了一个包含 369 种泛素化修饰酶的基因表达文库 ，通过筛选发现 MINDY 家族去泛素化酶中的两个成员， MINDY1 和 MINDY2 ，均以剂量依赖的方式抑制坏死性凋亡 ， 且 MINDY2 对 TNF- α 诱导的坏死性凋亡表现出较 MINDY1 更强的抑制活性。功能验证显示， MINDY2 缺失特异性促进 RIPK1 依赖的坏死性凋亡与凋亡，但不影响 RIPK1 非依赖性细胞 死亡 ；且该调控作用依赖于其酶活性。

进一步 机制 研究表明 ， MINDY2 结合 RIPK1 并通过其酶活性催化后者去泛素化 。先前的研究表明 RIPK1 K612 位点的泛素化会促进 TNF-α 诱导 的细胞死亡 6 ， 作者发现 MINDY2 通过 去除 RIPK1 K612 泛素化 来抑制 死亡结构域 介导 的 TNFR1-RIPK1 相互作用以及 RIPK1 的同源相互作用。 综上， MINDY2 通过调控 RIPK1 的泛素化状态，进而调节 RIPK1 依赖性的坏死性凋亡与细胞凋亡。

为进一步验证 MINDY2 在生理病理条件下的功能相关性， 该 研究构建了 TNF- α 诱导的全身炎症反应综合征（ SIRS ）小鼠模型，其组织损伤与 TNF- α 驱动的 RIPK1 依赖性细胞死亡密切相关。研究发现， MINDY2 基因缺失显著加重 TNF- α 诱导的小鼠低体温、生存率下降及肠道细胞死亡和组织损伤， 而 预先给予 RIPK1 激酶抑制剂 Nec-1 可有效逆转上述病理表型，提示 MINDY2 在体内通过抑制 RIPK1 依赖性细胞死亡发挥 对 过度炎症反应的保护作用。

综上所述，这项工作系统阐明了 MINDY2 在体外和体内调控 TNF- α 诱导细胞死亡的分子机制，不仅丰富了对泛素化修饰调控 TNF- α 信号通路网络的理解，更为炎症性疾病的治疗提供了潜在靶点。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124726002123

制版人：十一

参考文献

1 Chen, X. et al. Translocation of mixed lineage kinase domain-like protein to plasma membrane leads to necrotic cell death.Cell Res24 , 105-121, doi:10.1038/cr.2013.171 (2014).

2 Cho, Y. et al. Phosphorylation-Driven Assembly of the RIP1-RIP3 Complex Regulates Programmed Necrosis and Virus-Induced Inflammation.Cell137 , 1112-1123, doi:10.1016/j.cell.2009.05.037 (2009).

3 Duan-Wu Zhang, J. S., Juan Lin, Na Zhang, Bao-Ju Lu, Sheng-Cai Lin, Meng-Qiu Dong, Jiahuai Han. RIP3 an Energy Metabolism Regulator That Switches TNF-Induced Cell Death from Apoptosis to Necrosis.SCIENCE325 , 332-336 (2009).

4 He, S. D. et al. Receptor Interacting Protein Kinase-3 Determines Cellular Necrotic Response to TNF-α.Cell137 , 1100-1111, doi:10.1016/j.cell.2009.05.021 (2009).

5 Sun, L. M. et al. Mixed Lineage Kinase Domain-like Protein Mediates Necrosis Signaling Downstream of RIP3 Kinase.Cell148 , 213-227, doi:10.1016/j.cell.2011.11.031 (2012).

6 Li, X. et al. Ubiquitination of RIPK1 regulates its activation mediated by TNFR1 and TLRs signaling in distinct manners.Nat Commun11 , 6364, doi:10.1038/s41467-020-19935-y (2020).

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