shuanmen 生信人
细胞凋亡、铁死亡、细胞焦亡、坏死性凋亡等概念相信大家都耳熟能详，各个死亡方式的研究热度也只增不减。前段时间为大家介绍了一个可供选择的研究热点方向：坏死性凋亡。坏死性凋亡和细胞焦亡、细胞凋亡统称为细胞死亡的复杂游戏。但不管是哪种细胞死亡方式，都属于Nomenclature Committee on Cell Death（NCCD）在18年整合的细胞死亡术语（图1）。
图1
概念
最新的研究发现，细胞死亡领域缺失了一块拼图：PANoptosis。
我们首先来看一下PANoptosis的概念：PANoptosis是一种炎症性程序细胞死亡，受到PANoptosome复合物的调控，具有细胞焦亡（pyroptosis）、凋亡（apoptosis）和/或坏死性凋亡（necroptosis）的关键特征，这也是PANoptosis术语中“P”、“A”和“N”的来源；此外，最重要的一点，PANoptosis不能被细胞焦亡、凋亡和坏死性凋亡中任意一种死亡方式单独表征。
分子机制
从时间线来看，随着凋亡、细胞焦亡和坏死性凋亡研究的逐步深入，PANoptosis的第一个证据在2016年被报道（图2）。
图2
PCD间串扰
尽管细胞焦亡、细胞凋亡和坏死性凋亡在研究史上一直被描述为不同的、独立的pathway，但是越来越多的证据表明这些程序性细胞死亡（PCD）pathway之间存在广泛的相互作用。目前已经明确了每一对pathway之间的相互作用（细胞焦亡与细胞凋亡，细胞凋亡与坏死性凋亡，细胞焦亡与坏死性凋亡），并且越来越多的研究从机制上定义了三种pathway之间的相互作用。这些发现促成了PANoptosis的建立。
这里我们主要介绍三种死亡方式之间的串扰，针对两两之间的相互作用这里不做过多介绍。
目前为止，最完善的PANoptosis证据于2016年首次在病毒感染的背景下通过直接的生化证据显示。其中ZBP1被鉴定为甲型流感病毒（IAV）的传感器和IAV感染期间细胞死亡的主要调节因子。感染IAV的巨噬细胞经历了PANoptosis细胞死亡，其特征是CASP1、CASP8、CASP3的激活和MLKL的磷酸化，这些是细胞焦亡、细胞凋亡和坏死性凋亡的基本分子事件。ZBP1的缺失足以完全抑制PANoptosis，而典型的PCD pathway的个别成分的缺失无法挽救细胞死亡。多种实验结果表明ZBP1介导的PANoptosis是触发依赖性的。ZBP1通过其Zα结构域的IAV激活，可以作为特定的上游事件，启动分子机制的激活以进行PANoptosis. 除了IAV感染，在无菌炎症中也显示了PANoptosis的证据。多个体内遗传证据表明了三种PCD之间通过PANoptosis进行分子串扰。
除了上述的例子之外，在许多不同的实验条件下也视察到了PANoptosis，例如在细胞因子风暴和癌症。目前的实验证据表明PANoptosis的激活是多样化的，调节过程是复杂的。而这种复杂的调节是通过PANoptosome实现的，PANoptosome也就是我们在概念部分提到的复合物，是三种PCD串扰的关键平台。
PANoptosome
蛋白质之间的同型和异型域相互作用为PANoptosome的形成提供了骨架。迄今为止，已经确定了两种上游分子ZBP1和RIPK1，它们可以响应特定刺激而触发PANoptosome组装，但很有可能还有其他分子有待表征。这里我们重点介绍ZBP1。
ZBP1-PANoptosome模型：
特定触发器IAV启动了PANoptosome的形成；ZBP1作为特异的传感器被激活；传感器启动PANoptosome的组装，包括下游PCD效应器所需分子的激活（包括gasdermins, CASP3/7, MLKL）；最后，由细胞焦亡、细胞凋亡和坏死性凋亡pathway成分参与的PANoptosis启动，导致溶解性炎症细胞死亡（图3）。
图3
Cell Reports 最新PANoptosis研究
作为一种全新的概念，PANoptosis到底应该如何开展研究呢？小编结合今年最新的Cell Reports文章，为大家介绍肿瘤中如何探索PANoptosis致癌机制和潜在治疗策略。
Highlights
IFNs与NEIs联合诱导ZBP1介导的炎症细胞死亡，PANoptosis
ADAR1负向调控ZBP1介导的PANoptosis
阻断ADAR1活性可释放ZBP1介导的PANoptosis抑制肿瘤发生
在小鼠模型中，IFN-γ+KPT-330以ZBP1依赖的方式显著抑制肿瘤
摘要
细胞死亡提供宿主防御并维持体内平衡。含Zα的分子针对这些过程是必不可少的。ZBP1激活炎症细胞死亡（PANoptosis），而作用于ADAR1的腺苷脱氨酶作为RNA编辑器来维持体内平衡。因此作者想确定并表征ADAR1与ZBP1的相互作用，定义其在细胞死亡调节和肿瘤中的作用。
结果
1.干扰素信号增强核转运*制剂抑**诱导的细胞死亡
为了从分子上定义NEI诱导的细胞死亡pathway，使用NEI KPT-330或LMB处理了BMDM。用KPT-330或LMB处理24小时在BMDM中诱导低水平的细胞死亡。随后评估了NEI与IFN组合诱导的细胞死亡机制。总的来说，将IFN与NEI结合可使细胞敏感地经历炎症小体激活和细胞死亡，涉及细胞焦亡、细胞凋亡和坏死性凋亡的成分，表明PANoptosis正在发生。
2.ZBP1通过RIPK3信号激活NEI诱导的NLRP3炎症小体和PANoptosis
先天免疫传感器在激活炎性体和驱动细胞死亡方面发挥着关键作用。因此，作者首先研究了已知组装炎性体的细胞溶质传感器是否在这些条件下激活caspase-1并诱导细胞死亡；随后，筛选了已知在各种情况下调节炎症小体激活和细胞死亡的其他先天免疫传感器。结果表明，ZBP1的Zα2结构域需要激活RIPK3信号传导以诱导NLRP3炎性体的激活和细胞死亡的执行，这取决于GSDMD和GSDME共同响应IFN和NEI的组合。
3.ADAR1抑制ZBP1介导的NLRP3炎症小体激活和PANoptosis
鉴于ADAR1-p150和ZBP1都包含Zα结构域，因此很容易推测ADAR1可以与ZBP1类似地发挥作用并促进炎症小体激活和PANoptosis。通过小鼠实验与实时细胞死亡分析发现ADAR1缺陷BMDMs加速了细胞死亡，ADAR1的缺乏导致ZBP1表达增加，ADAR1抑制NEI诱导的NLRP3炎性体激活和PANoptosis.
4.干扰素促进NEI产生ERE以激活ZBP1
尽管从根本上上调了ZBP1表达，但Adar1–/–BMDMs仍然需要用NEI治疗以驱动炎症细胞死亡。因此，作者假设KPT-330或LMB会诱导激活ZBP1的触发器的释放。实验结果表明WT细胞中的IFN引发增强了NEI增加内源性dsRNA水平的能力，随后ZBP1可以感知这些水平以介导炎症细胞死亡。
5.ADAR1与RIPK3竞争ZBP1结合以抑制炎症小体激活和细胞死亡
因为ZBP1和ADAR1都含有Zα结构域，所以ADAR1可能通过Zα结构域与ZBP1相互作用，从而限制了ZBP1与RIPK3结合并抑制随后的细胞死亡的可用性。因此，作者试图确定ZBP1是否可以在不同条件下与WT BMDM中的 ADAR1 内源性相互作用。实验结果表明ADAR1通过ZBP1 Ζα结构域与ZBP1相互作用，这种相互作用限制了ZBP1与RIPK3结合以激活PANoptosis的可用性。
6.ADAR1通过抑制ZBP1介导的炎症细胞死亡促进肿瘤发生
失调的细胞死亡和炎症反应与肿瘤发生有关。抵抗细胞死亡，尤其是细胞凋亡，是癌症的基本标志之一。为了研究ADAR1和ADAR1介导的细胞死亡在肿瘤发生中的作用，作者利用细胞系和小鼠模型，发现ZBP1，尤其是其Zα2结构域，在抑制肿瘤发生中对干扰素和NEI联合治疗的反应至关重要。
总结
PANoptosis目前可以说是最复杂的细胞死亡情势，既包含细胞焦亡、细胞凋亡和坏死性凋亡，又不能被任何单一死亡情势所表征。作为一种全新的概念，研究前景是肉眼可见，如果有完备的实验解析分子机制，那么复刻细胞焦亡的NATURE级别的文章也不是不可能。此外，在已有的研究基础上，从生信角度，刻画肿瘤中的调控机制，同样大有可为。