超穩(wěn)定的纖維結(jié)構(gòu)是淀粉樣蛋白的標(biāo)志。與典型的疾病相關(guān)淀粉樣蛋白相反，新興的研究表明，大量的細(xì)胞淀粉樣蛋白，稱為“功能性淀粉樣蛋白”，作為人類的時間信號中樞，有助于信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。然而，目前尚不清楚這些功能性淀粉樣蛋白是如何有效地分解以終止信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的。含有RHIM基序的淀粉樣蛋白是目前發(fā)現(xiàn)的最大的功能性淀粉樣蛋白家族，在哺乳動物細(xì)胞中介導(dǎo)壞死性凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。

2023年8月14日，中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心孫麗明團(tuán)隊(duì)在Cell Research在線發(fā)表了題為“HSPA8 acts as an amyloidase to suppress necroptosis by inhibiting and reversing functional amyloid formation”的研究論文，該研究確定熱休克蛋白家族A成員8（HSPA8）是一種新型酶，稱之為“淀粉樣酶”，它直接分解RHIM淀粉樣蛋白，以抑制細(xì)胞和小鼠的壞死性凋亡信號。與在伴侶介導(dǎo)的自噬中選擇含有KFERQ樣基序的底物不同，HSPA8通過疏水性六肽基序N(X1)φ(X3)特異性識別含有RHIM的蛋白質(zhì)。HSPA8的SBD結(jié)構(gòu)域與含有RHIM的蛋白質(zhì)相互作用，防止鄰近的RHIM單體堆積成功能原纖維；此外，NBD結(jié)構(gòu)域通過ATP水解提供能量，HSPA8將預(yù)先形成的RHIM淀粉樣蛋白分解為非功能單體。

值得注意的是，HSPA8在分解功能性RHIM淀粉樣蛋白中的淀粉樣酶活性不需要其共同伴侶系統(tǒng)。利用這種淀粉樣酶活性，HSPA8逆轉(zhuǎn)引發(fā)劑RHIM淀粉樣蛋白（由RIP1、ZBP1和TRIF形成）以防止壞死性凋亡起始，并逆轉(zhuǎn)RIP3淀粉樣蛋白以防止壞死性凋亡執(zhí)行，從而消除多級RHIM淀粉狀蛋白以有效防止自發(fā)壞死性凋亡激活。HSPA8作為一種淀粉樣酶分解功能性淀粉樣蛋白的發(fā)現(xiàn)，為功能性淀粉類蛋白的可逆性提供了基本的理解，這一特性將其與體內(nèi)牢不可破的疾病相關(guān)淀粉樣蛋白區(qū)分開來。

淀粉樣蛋白是一種最著名的高級蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，所有這些結(jié)構(gòu)都包含一個中心交叉β脊，具有排除溶劑的自互補(bǔ)立體拉鏈相互作用。它們最初被定義為一種獨(dú)特類型的蛋白質(zhì)折疊障礙，在包括阿爾茨海默病在內(nèi)的多種疾病中引起非特異性細(xì)胞功能障礙。令人驚訝的是，淀粉樣蛋白除了在人類疾病中發(fā)揮破壞性作用外，還被發(fā)現(xiàn)對生物體中的功能實(shí)體有貢獻(xiàn)。在21世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)一種黑色素小體蛋白Pmel17可以形成淀粉樣蛋白模板，在人類黑色素細(xì)胞和色素細(xì)胞中黑色素小體的生物發(fā)生過程中促進(jìn)黑色素沉積；因此，Pmel17原纖維是第一個被發(fā)現(xiàn)符合術(shù)語“功能性淀粉樣蛋白”的人類蛋白質(zhì)原纖維。后來，在2009年，人們發(fā)現(xiàn)幾種肽激素可以形成儲存在垂體分泌顆粒中的淀粉樣蛋白。隨后創(chuàng)造了“功能性淀粉樣蛋白”一詞，以區(qū)分這些信號淀粉樣蛋白和細(xì)胞外沉積的疾病相關(guān)淀粉樣蛋白。2012年，一類含有胞質(zhì)RIP同源相互作用基序（RHIM）的蛋白質(zhì)，受體相互作用絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1（RIP1）和3（RIP3）的淀粉樣蛋白性質(zhì)被揭示。在接下來的幾年里，其他RHIM淀粉樣蛋白ZBP1（也稱為DNA依賴性干擾素調(diào)節(jié)因子激活劑（DAI）或DLM-1）和含有Toll/IL-1R結(jié)構(gòu)域的誘導(dǎo)干擾素-β（TRIF）被相繼證實(shí)具有相似的淀粉樣蛋白特征。基于RHIM的淀粉樣蛋白是目前哺乳動物中最大的功能性淀粉樣蛋白家族，所有這些含有RHIM的蛋白質(zhì)都參與壞死性凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。壞死性凋亡是一種促炎性膜裂解細(xì)胞死亡，由膜損傷蛋白混合譜系激酶結(jié)構(gòu)域樣假激酶（MLKL）介導(dǎo)。壞死性凋亡信號傳播到MLKL需要多級RHIM淀粉樣蛋白的形成。哺乳動物細(xì)胞中有三種含有引發(fā)劑RHIM的蛋白質(zhì)，每種蛋白質(zhì)都對不同的細(xì)胞外刺激做出反應(yīng)，以啟動壞死性凋亡信號傳導(dǎo)：RIP1傳遞來自TNF細(xì)胞因子家族的信號；ZBP1對zRNA/zDNA有反應(yīng)；TRIF響應(yīng)TLR3/4。含有引發(fā)劑RHIM的蛋白質(zhì)形成淀粉樣種子，并通過RHIM–RHIM同源性相互作用募集其共享的含有下游效應(yīng)物RHIM的蛋白RIP3。然后更多的胞質(zhì)RIP3單體成核以形成RIP3原纖維。RIP3原纖維伸長引起MLKL的低聚和活化，導(dǎo)致壞死性凋亡膜破裂。總之，基于RHIM的淀粉樣蛋白作為激活MLKL的大分子信號中樞發(fā)揮作用。

文章模式圖（圖源自Cell Research）RHIM基序是一個約18個氨基酸的保守序列，由四種哺乳動物RHIM蛋白共享，用于壞死性凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。然而，有一個自然規(guī)律不應(yīng)被忽視：信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是一個時間過程，因此不應(yīng)永久組裝任何信號中樞。在無細(xì)胞系統(tǒng)中，RHIM核心具有保守的四分體肽序列(I/V/L)-(Q/M)-(I/V/L)-G，自發(fā)地使RHIM單體成核形成剛性原纖維，并且淀粉樣原纖維由于相鄰的交叉β-折疊堆積而保持生長，這為解離創(chuàng)造了能量屏障。然而，在活細(xì)胞中，盡管含有RHIM的蛋白質(zhì)在某些組織（如脾臟和十二指腸）中高水平表達(dá)，但既不會發(fā)生自發(fā)的RHIM淀粉樣蛋白生長，也不會發(fā)生壞死性凋亡。此外，在去除壞死性凋亡誘導(dǎo)劑后，細(xì)胞甚至能夠通過ESCRT復(fù)合物介導(dǎo)的膜修復(fù)存活，盡管存在已經(jīng)形成的RHIM淀粉樣蛋白。目前尚不清楚細(xì)胞如何抑制自發(fā)RHIM淀粉樣蛋白的形成或分解纖維聚合物以避免壞死性凋亡。該研究確定HSPA8（也稱為HSC70或HSP70-8）是哺乳動物細(xì)胞中的第一種淀粉樣酶，具有逆轉(zhuǎn)RHIM淀粉樣蛋白以防止壞死性凋亡的特殊作用，其具有雙重作用：（1）阻斷自發(fā)的RHIM寡聚以阻止原纖維生長，以及（2）以ATP依賴的方式分解預(yù)先形成的RHIM原纖維。因此，RHIM淀粉樣蛋白成為淀粉樣蛋白酶HSPA8抑制功能性淀粉樣蛋白介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的一類底物。原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41422-023-00859-3