2022年7月3日，美國UCSD的Michael Karin團隊在Immunity上發(fā)表了題為Oxidized DNA fragments exit mitochondria via mPTP- and VDAC-dependent channels to activate NLRP3 inflammasome and interferon signaling的研究論文,。此項研究表明,，氧化的線粒體DNA片段（Ox-mtDNA）通過mPTP和VDAC依賴的通道離開線粒體，激活NLRP3炎癥小體和干擾素信號,。

NLRP3炎癥小體是由NLRP3傳感器,、ASC支架、蛋白激酶NIMA相關(guān)蛋白7(NEK7)和效應(yīng)器pro-Casp1形成的一個大型胞漿復(fù)合體,。作為一個組織損傷的重要感受器及效應(yīng)器,，其激活導(dǎo)致caspase-1(CASP1)介導(dǎo)的蛋白水解性白介素1β(IL-1β)和白介素18(IL-18)的加工和分泌。持續(xù)的NLRP3信號會造成許多慢性病和代謝疾病的隱患,。

NLRP3炎癥體的激活遵循兩步：啟動和激活,。啟動是經(jīng)由Toll樣受體(TLRs)感知病原體(PAMPs)或危險(DAMPS)相關(guān)的分子模式，并觸發(fā)核因子NF-KB誘導(dǎo)的NLRP3和pro-IL-1β轉(zhuǎn)錄,。激活需要NLRP3炎癥體組裝,、Casp1激活和IL-1β成熟。到目前為止,，尚不清楚各NLRP3激活劑是如何觸發(fā)由啟動到激活過程的轉(zhuǎn)變,。線粒體是這一過程的關(guān)鍵協(xié)調(diào)者。此外,，先前發(fā)現(xiàn)除了NF-KB的激活外,，TLR的參與還導(dǎo)致依賴干擾素調(diào)節(jié)因子-1(IRF1)的CMPK2的誘導(dǎo)，這是一種啟動mtDNA合成所需的限速線粒體核苷酸激酶,。在壓縮成類核之前,，新合成的mtDNA暴露在由鈣內(nèi)流和鉀外流引發(fā)的線粒體膜電位喪失而產(chǎn)生的活性氧物種(ROS)中。這導(dǎo)致Ox-mtDNA的產(chǎn)生并釋放到細(xì)胞質(zhì)中,，在那里它與NLRP3結(jié)合,，觸發(fā)NLRP3炎癥小體組裝,。然而，在非凋亡的巨噬細(xì)胞中,，Ox-mtDNA如何從處于應(yīng)激狀態(tài)但仍完整的線粒體中被釋放的機制仍然未知,。

胞漿mtDNA的另一個靶點是cGAS，它導(dǎo)致干擾素基因刺激物(STING)的激活和I型干擾素(IFN)的產(chǎn)生,，從而進一步放大炎癥反應(yīng),。雖然NLRP3顯示出明顯的對含8-oxoguanine(8-oxoG)的DNA的偏好，但cGAS可以識別任何類型的dsDNA,。盡管線粒體外mtDNA已經(jīng)被證明可以激活cGAS-STING,，但這種反應(yīng)還沒有被證明是由外部刺激觸發(fā)的。

Ox-mtDNA促進動脈粥樣硬化,，在這種疾病中,，8-oxoG DNA糖基酶1(OGG1)的活性會逐漸下降，而NLRP3炎癥體的活性會增加,。OGG1是一種堿基切除修復(fù)(BER)酶,；該酶能夠從受損的DNA中去除8-oxoG。盡管OGG1最為人所知的是它的核功能,，但是它也定位于線粒體以維持mtDNA的完整性,。研究人員首先探究OGG1是否能通過鈍化的NLRP3炎癥小體激活在線粒體內(nèi)發(fā)揮抗炎作用。NLRP3炎癥小體會引發(fā)急性呼吸窘迫綜合征(ARDS),，在ARDS中,，肺實質(zhì)和常駐免疫細(xì)胞產(chǎn)生IL-1β和IL-18來驅(qū)動肺部炎癥。線粒體靶向OGG1轉(zhuǎn)基因(mt-Ogg1Tg)小鼠能抑制內(nèi)毒素誘導(dǎo)的ARDS(圖一),。與之相匹配的是，mt-Ogg1Tg小鼠的支氣管肺泡灌洗液(BALF)中的IL-1β較少,，但TNF的分泌沒有變化,。研究表明，Ox-mtDNA是mtOGG1抗炎活性的靶點,。然而,，NLRP3炎癥小體激活和細(xì)胞凋亡相互獨立。

圖一：mt-Ogg1Tg小鼠能抑制內(nèi)毒素誘導(dǎo)的ARDS,，表現(xiàn)為肺血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷減輕,，間質(zhì)水腫，巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞浸潤,，肺泡壁增厚,，膠原沉積

隨后的研究表明，Ox-mtDNA片段穿過線粒體內(nèi)膜的通透性轉(zhuǎn)換孔(mitochondrial permeability transition pore, mPTP)和外膜的VDAC多聚體毛孔進入細(xì)胞質(zhì),。不同的NLRP3炎癥小體激活劑迅速刺激線粒體鈣單轉(zhuǎn)運體(MCU)介導(dǎo)的鈣攝取,，導(dǎo)致鈣離子過載,，從而打開mPTP并誘發(fā)VDAC寡聚。這一過程獨立于誘導(dǎo)Ox-mtDNA生成的mtDNA和ROS,。

線粒體DNA長度約為16.3kb,，且由TFAM (mitochondrial transcription factor A)壓縮成既不能通過mPTP孔也不能通過VDAC孔的附著在基質(zhì)上的類核。研究人員從內(nèi)毒素刺激的小鼠骨髓源巨噬細(xì)胞線粒體和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)提取出DNA,，電泳膠分析顯示,，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在非常微量的500-650bp大小的DNA片段，而大多數(shù)留在線粒體內(nèi)的DNA大小在5kb以上,。這說明在NLRP3炎癥小體激活下只有少量小片段的斷裂Ox-mtDNA從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中,。經(jīng)過進一步對線粒體中的核酸酶的篩選，研究人員發(fā)現(xiàn)FEN1是剪切Ox-mtDNA的關(guān)鍵酶,。FEN1介導(dǎo)的線粒體DNA片段化導(dǎo)致Ox-DNA逃逸至細(xì)胞質(zhì),，并引發(fā)NLRP3炎癥小體激活。而與此相對,，如果Ox-mtDNA在線粒體中被OGG1成功修復(fù),，就難以被FEN1剪切而釋放進細(xì)胞質(zhì)引發(fā)炎癥。mt-OGG1和FEN1抑制劑FEN1-IN-4能阻止mtDNA片段化,，減少釋放到胞漿的Ox-mtDNA并抑制細(xì)胞外線粒體DNA的釋放和旁分泌炎癥,。

這些結(jié)果說明，在線粒體內(nèi),，Ox-mtDNA要么被DNA糖基酶OGG1修復(fù),；要么被內(nèi)切酶FEN1切割，這些片段將通過mPTP和VDAC依賴的通道離開線粒體,，啟動胞質(zhì)內(nèi)NLRP3炎癥小體的激活,。OX-mtDNA片段還可以激活cGAS-STING信號，并產(chǎn)生促炎的胞外DNA,。（圖二）

圖二：FEN1裂解的Ox-mtDNA通過MPTP和VDAC通道逃逸出線粒體,，激活NLRP3炎癥小體和STING。

2021年10月21日,，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院吳皓課題組聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)朱書課題組在國際頂級學(xué)術(shù)期刊Cell上發(fā)表題為Phase separation drives RNA virus-induced activation of the NLRP6 inflammasome的研究性論文,。該文章發(fā)現(xiàn)雙鏈RNA（dsRNA）在體外或胞內(nèi)通過與NLRP6相互作用，誘導(dǎo)其發(fā)生液-液相分離（LLPS）進而激活炎癥小體抗病毒免疫反應(yīng),。

簡評 

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https://pubmed.ncbi.nlm./35835107/