NLRP3炎癥小體屬于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的超分子復(fù)合物，主要由受體NLRP3蛋白、接頭蛋白ASC以及蛋白酶Caspase-1組成。其激活分為兩個步驟：首先是啟動階段，Toll樣受體（TLR）配體、細(xì)胞因子等與相應(yīng)受體結(jié)合，激活NF-κB信號通路，促使NLRP3和IL-1β等蛋白的表達(dá)上調(diào)，為后續(xù)激活奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。隨后，在多種激活信號的刺激下，NLRP3發(fā)生寡聚化，招募ASC和pro-Caspase-1，形成有活性的炎癥小體復(fù)合物，激活Caspase-1。NLRP3炎癥小體作為免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，在機(jī)體抵御病原體入侵和維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定方面發(fā)揮著不可或缺的作用。NLRP3的異?；罨c非常多的炎性疾病，特別是自身免疫病的發(fā)生發(fā)展直接相關(guān)。

長期以來，盡管針對NLRP3激活機(jī)制已開展大量研究，NLRP3炎癥小體的激活機(jī)制在免疫學(xué)領(lǐng)域始終是一個未解之謎，主要原因有以下3個方面：（1）刺激因素的多樣性：NLRP3可被眾多性質(zhì)各異的因素激活，涵蓋微生物產(chǎn)物、內(nèi)源性分子和環(huán)境刺激物等。在微生物感染相關(guān)的病原體相關(guān)分子模式（PAMPs）方面，有細(xì)菌的脂多糖、肽聚糖、病毒核酸等；內(nèi)源性的損傷相關(guān)分子模式（DAMPs），像細(xì)胞內(nèi)釋放的ATP、異常代謝產(chǎn)物如棕櫚酸、尿酸晶體等；還有環(huán)境刺激物，如紫外線、二氧化硅顆粒等。這些激活物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)差異巨大，比如ATP是一種核苷酸，而二氧化硅是無機(jī)物，NLRP3卻能對它們都產(chǎn)生反應(yīng)，這讓人們難以確定其識別和響應(yīng)這些刺激的統(tǒng)一模式。而且，細(xì)胞受到這些刺激時會引發(fā)多種細(xì)胞內(nèi)變化，這些變化相互交織，使得確定直接導(dǎo)致NLRP3激活的關(guān)鍵因素變得困難。（2）信號通路的復(fù)雜性：涉及NLRP3激活的信號通路眾多，包括鉀離子外流、鈣離子信號、線粒體功能障礙、溶酶體破裂、咪喹莫特（IMQ）刺激等，這些通路彼此之間存在復(fù)雜的相互作用和重疊。（3）細(xì)胞和物種差異的影響：NLRP3的激活機(jī)制在不同細(xì)胞類型和物種間表現(xiàn)出明顯差異。在人類單核細(xì)胞中，脂多糖（LPS）刺激可通過釋放內(nèi)源性ATP，激活P2X7受體，從而觸發(fā)NLRP3炎癥小體的激活和IL-1β的成熟；而在小鼠骨髓來源的巨噬細(xì)胞中，NLRP3的激活則需要更為嚴(yán)格的兩步過程，即先經(jīng)過TLR等受體的活化進(jìn)行啟動，再由其他激活信號誘導(dǎo)激活。這種差異使得難以歸納出適用于所有情況的統(tǒng)一激活機(jī)制，增加了研究的難度。因此，至今尚無一個被廣泛認(rèn)可的統(tǒng)一模型，能夠清晰、完整地解釋NLRP3如何感知刺激并被激活。不同研究往往側(cè)重不同的信號通路或分子機(jī)制，使得該領(lǐng)域的研究較為分散，缺乏一個系統(tǒng)性的理論框架來整合這些研究成果，這也成為深入理解NLRP3激活機(jī)制的一大阻礙，限制了人們對炎癥相關(guān)疾病發(fā)病機(jī)制的深入理解和有效治療手段的開發(fā)。

2025年4月1日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授蔣爭凡課題組在Cell Research上以Research Article形式在線發(fā)表NLRP3炎癥小體領(lǐng)域最新成果“Signal-induced NLRP3 phase separation initiates inflammasome activation”。該論文主要研究NLRP3炎癥小體的激活機(jī)制，發(fā)現(xiàn)信號誘導(dǎo)的NLRP3相分離是其激活的關(guān)鍵，且棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶ZDHHC7介導(dǎo)的NLRP3棕櫚酰化起重要作用，為理解NLRP3激活及相關(guān)疾病治療提供了新方向。

本研究運(yùn)用全基因組CRISPR-Cas9篩選富集并鑒定棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶ZDHHC7介導(dǎo)NLRP3炎癥小體的激活，去棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶ABHD13負(fù)調(diào)控NLRP3炎癥小體的激活。通過對人NLRP3蛋白45個半胱氨酸殘基及鼠Nlrp3蛋白48個半胱氨酸殘基進(jìn)行突變，利用?；?生物素交換（ABE）和?；?聚乙二醇交換（APE）方法，篩選并鑒定出ZDHHC7介導(dǎo)的NLRP3棕櫚?；揎椢稽c(diǎn)，即人NLRP3的C¹³⁰和C²⁶¹和鼠Nlrp3C¹²⁶（唯一位點(diǎn)）。在ZDHHC7敲除細(xì)胞株以及NLRP3-C²⁶¹S或Nlrp3-C¹²⁶S突變體中，NLRP3炎癥小體的激活均完全受到抑制。含有NLRP3棕櫚?；稽c(diǎn)的小分子多肽能夠有效抑制NLRP3炎癥小體的激活，表明ZDHHC7依賴的棕櫚?；揎椢稽c(diǎn)是有效的NLRP3小分子抑制劑靶點(diǎn)。此外，他們通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了ZDHHC7對NLRP3激活的重要性，在ZDHHC7基因敲除小鼠模型中，NLRP3炎癥小體的激活受到顯著抑制。

本研究取得了多項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)，首次揭示了信號依賴的NLRP3相分離是其激活的關(guān)鍵，這一過程涉及多個重要分子和事件。棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶ZDHHC7介導(dǎo)的NLRP3棕櫚?；揎椗cNLRP3的FISNA結(jié)構(gòu)域中的一段由12個氨基酸組成的內(nèi)在無序區(qū)域（IDR）在NLRP3相分離和激活過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其中IDR區(qū)域中的三個保守疏水殘基對介導(dǎo)多價(jià)弱相互作用至關(guān)重要，它們的存在促進(jìn)了NLRP3的相分離，進(jìn)而推動炎癥小體的激活。研究還揭示了多種NLRP3激活刺激物，如鉀離子外流、與NLRP3相互作用的分子（咪喹莫特、棕櫚酸酯、心磷脂等），均能誘導(dǎo)NLRP3發(fā)生構(gòu)象變化，進(jìn)而引發(fā)相分離和激活。更為重要的是，他們發(fā)現(xiàn)兩親性分子，如通常用于抑制生物大分子相分離的1,6-己二醇（1,6-HD）等諸多二醇、化療藥物阿霉素和紫杉醇等可通過降低NLRP3的溶解度，直接誘導(dǎo)其相分離和激活，且這一過程不依賴于ZDHHC7介導(dǎo)的棕櫚?；揎?，與此對應(yīng)的是，ZDHHC7介導(dǎo)的NLRP3棕櫚?；揎椩陟o息細(xì)胞中持續(xù)存在，它通過降低NLRP3相分離的閾值，使NLRP3在受到刺激時更容易被激活。而ABHD13作為一種去棕櫚?；福瑒t負(fù)向調(diào)節(jié)NLRP3激活，兩者共同維持NLRP3的激活平衡。此外，NLRP3 ATPase酶活特異性抑制劑CY-09無法抑制NLRP3相分離，但可以抑制NLRP3炎癥小體激活，表明NLRP3相分離先于其ATP酶活性所引發(fā)的ATP/ADP交換及ATP依賴的NLRP3蛋白構(gòu)象變化，進(jìn)而招募ASC蛋白并組裝成炎癥小體復(fù)合體。

綜上所述，該研究展示了3條誘導(dǎo)NLRP3相分離的途徑，分別為ZDHHC7依賴且依賴K?外流激活、ZDHHC7依賴但不依賴K?外流激活以及ZDHHC7非依賴的激活途徑（圖1）。研究提出了新的統(tǒng)一性NLRP3激活模型（圖2），初步回答了“諸多互不相關(guān)的刺激如何激活NLRP3”這個重要科學(xué)問題。NLRP3相分離激活機(jī)制為開發(fā)針對炎癥相關(guān)疾?。ㄈ缱陨砻庖咝约膊?、代謝性疾病和神經(jīng)退行性疾病等）的新型治療策略提供了新的理論依據(jù)。通過干預(yù)NLRP3的相分離過程，有望開發(fā)出精準(zhǔn)有效的治療藥物，為眾多患者帶來希望。

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后鄒恭魯和2019級博士生唐玉孌為該論文的共同第一作者，蔣爭凡為通訊作者。本研究工作得到了科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委、北京大學(xué)“細(xì)胞增殖與分化”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。

來源：北京大學(xué)