一种蛋白质导致细胞坏死时膜破裂

坏死性凋亡是由信号级联反应介导的，最终导致假激酶MLKL寡聚化，形成允许水分内流的孔状结构，进而引发细胞膜破裂（PMR）。在焦亡、毒素诱导的坏死、凋亡和铁死亡中，PMR的执行需要NINJ1蛋白，但在MLKL下游的坏死性凋亡中，这种跨膜蛋白并非必需，因此我们对MLKL下游分子事件的机制理解尚不完整。

为确定MLKL下游坏死性凋亡的执行机制，研究人员在HEK293细胞中使用多西环素诱导表达系统，在全基因组CRISPR-Cas9敲除文库的背景下表达MLKL的组成型活性形式（MLKLQ356A）。结果发现，敲除后能保护细胞免受MLKLQ356A表达诱导的细胞死亡的关键基因是跨膜蛋白SIGLEC12。后续实验使用更多sgRNA序列及组成型活性MLKL磷酸模拟突变体均证实了这一观察结果。

SIGLEC12是唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素（SIGLEC）家族成员，主要在免疫细胞表达，但人类SIGLEC12因V型免疫球蛋白结构域的突变失去了唾液酸结合活性，在胃肠道、上皮细胞、巨噬细胞及某些癌症中表达，可能促进肿瘤进展。

与筛选结果一致，SIGLEC12的敲除和敲低能保护细胞免受三种情况诱导的坏死性凋亡：组成型活性MLKL的表达、坏死性凋亡诱导剂TSE混合物或TRAIL+SE混合物处理。SIGLEC12缺失能保护细胞不被膜不透性荧光DNA探针染色，减少乳酸脱氢酶释放，但不影响通过ATP水平判断的细胞死亡，表明其参与介导PMR。SIGLEC12缺陷细胞在坏死性凋亡中无法破裂细胞膜，呈现“气泡状”表型，并减少胞质蛋白、HMGB1释放及促炎细胞因子产生。

SIGLEC12与NINJ1存在氨基酸相似性，具有NINJ1/SIGLEC12同源基序（NISI基序），该基序突变会阻断PMR。RNA测序显示SIGLEC12与MLKL等坏死性凋亡相关基因在骨髓、淋巴组织及单核细胞中共表达，提示功能关联。

SIGLEC12仅在坏死性凋亡中介导PMR，在其他细胞死亡中非必需。坏死性凋亡时，其形成点状结构并转移到细胞膜，与MLKL相互作用，经MLKL抑制剂阻断。质谱显示其发生去磷酸化，但此状态不足以激活PMR。

敲除小鼠细胞中的Siglec12不影响PMR，表明其PMR活性可能为人类特异性。啮齿类SIGLEC12序列与灵长类差异大，人类特有的唾液酸结合能力丧失突变及NISI基序差异支持其独特作用。

全长SIGLEC12不诱导PMR，坏死性凋亡中会产生含NISI基序的20 kDa切割片段。模拟该切割的截短突变体能诱导PMR。跨膜蛋白酶TMPRSS4是切割关键：其敲低抑制PMR，与SIGLEC12相互作用，野生型可切割SIGLEC12并诱导PMR，Arg410位点突变或蛋白酶抑制剂会阻断此过程。

癌症中SIGLEC12存在多种突变，常见的Ser458Phe突变（位于NISI基序）会抑制TMPRSS4切割，可能导致癌细胞抵抗坏死性凋亡。普通人群中的Arg528Trp突变也减弱切割。人群中还存在移码突变，可能通过可变剪接产生异构体，功能待研究。

综上，本研究发现SIGLEC12是MLKL下游介导人类坏死性凋亡中PMR的关键分子，经TMPRSS4切割激活，为调控促炎细胞死亡及相关疾病治疗提供新靶点。