中山大学合作最新Nature
2025-06-10
35008
iNature
2025年6月9日，中山大学许杰、向芙莉、新泽西州立大学Zheng Shi 及北京生命科学研究院邵峰共同通讯在Nature在线发表题为“NINJ1 regulates plasma membrane fragility under mechanical strain”的研究论文，该研究构建了一个384孔的细胞拉伸系统，该系统能够为培养的细胞提供精确、可重复的菌株。
使用该系统，筛选了10843个siRNA，靶向2726个多通道跨膜蛋白，用于菌株诱导的膜通透性变化。该筛选确定了NINJ1，一种最近提出的调节焦亡和其他裂解细胞死亡的蛋白质，是最受欢迎的蛋白质。该研究证明NINJ1是机械应变诱导的质膜破裂（PMR）的关键调节因子，而不需要刺激任何细胞死亡程序。质膜上的NINJ1水平与破裂膜所需的力呈负相关。在焦亡的情况下，NINJ1本身不足以使膜完全破裂，完全PMR需要额外的机械力。该研究表明，NINJ1是膜生物力学特性的真正决定因素，不同机械微环境组织的PMR受到NINJ1表达和外力差异的微调。
另一方面，由创伤、暴露于穿透声波等病理事件引起的严重膜损伤可能会引发炎症反应，导致免疫细胞的募集以及细胞因子和趋化因子的释放。在细胞水平上，外力，包括压缩、拉伸和流体剪切应力，在细胞膜上引起应变，通过机械激活的通道和成孔蛋白复合物引起膜通透性变化，脂质双层和细胞骨架破裂，膜相关蛋白受损，在极端情况下，膜破裂。溶解性细胞死亡涉及质膜的完全破裂，是大多数细胞死亡形式的终点。质膜的分解以及由此产生的大型细胞内容物（称为损伤相关分子模式（DAMP））释放到周围环境中，对募集、炎症的发展、修复的启动来说，与周围环境的接触是至关重要的。在这些过程中，机械应变与影响血浆膜的完整性有关。然而，机械力如何在细胞水平上影响质膜破裂，以及它如何在分子水平上受到调节，目前尚不完全清楚。
质膜上的NINJ1水平与破裂张力呈负相关（图源自Nature）
该研究证明了 NINJ1 是机械应变诱导的质膜破裂（plasma membrane rupture，PMR）的关键调节因子，无需激活任何细胞死亡程序。质膜上 NINJ1 的水平与破裂该膜所需力的大小呈负相关。在细胞焦亡的背景下，NINJ1 单独存在不足以完全破裂细胞膜，还需要额外的机械力才能实现完全的质膜破裂。总的来说，该研究证实了 NINJ1 是膜生物力学特性的真正决定因素，还表明了在不同机械微环境的组织中，质膜破裂受到 NINJ1 表达差异和外部机械力的精细调控。
