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兮
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书接上回，我们继续介绍NatureReviewsImmunology二十周年纪念刊中提到的20个JournalClub的后面10个，这一期比上一期字数更多（多了近三分之一，上下加起来共计约3万字），内容也更多，当然重要性也更大。
上期内容请查看链接：
方兴未艾！与Nature子刊一起见证免疫领域20年之大发现（上篇）
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cGAS-STING通路
这一Club来自于SwissFederalInstituteofTechnology的AndreaAblasser，题目为Abillion-year-oldmechanismofinnateimmunityuncovered。
病*是地球上最早定居的居民，从诞生开始似乎就不怎么受待见（当然没有病*也不会有现在丰富多彩的地球），直到有正儿八经的生命体之后，病*和这些生命体之间的斗争也愈发激烈了。在有人类之后，病*一直是人类的心腹大患，也是最致命的杀手。尤其是年底爆发的新冠病*，更是让普罗大众瑟瑟发抖。那么人类在和病*斗争的过程中，究竟进化出了什么样的武器呢？
这一武器就是人类强大的免疫系统，而抗病*免疫的核心则是I型干扰素。I型干扰素是由被病*感染的细胞所产生，其可以抑制病*在细胞内的复制和传播。这一机理在上世纪50年代的时候，已经被发现，并且当时人们也知道I型干扰素在抗病*中的关键作用，然而细胞是如何产生I型干扰素的却不甚清楚。
直到年，西南医学中心的陈志坚在Science上以背靠背的形式发表了两篇文章CyclicGMP-AMPIsanEndogenousSecondMessengerinInnateImmuneSignalingbyCytosolicDNA和CyclicGMP-AMPSynthaseIsaCytosolicDNASensorThatActivatestheTypeIInterferonPathway，确定了抗病*信号通路—cGAS-STING通路，人们才得以解答上述问题（严格来说，这两篇文章是年12月20日在线发表，只是刊登在了年的2月刊上）。
在第一篇文章中，陈志坚团队发现了细胞感受胞内DNA依赖的是第二信使cGAMP（CyclicGMP-AMP，环化GMP-AMP），cGAMP可与STING蛋白结合，进而激活IRF3和诱导干扰素β的产生。至此，抗病*免疫的核心通路呈现在了人们面前。令人惊奇的是，在这一过程中的核心分子不是蛋白质而是一种环状二核苷酸。在第二篇文章中，陈志坚团队回答了其中另一个核心问题—cGAMP是如何产生的，即细胞内的一种酶—cGAMP合成酶（细胞里的好多酶都是以底物的名字+合成组成），即大名鼎鼎的cGAS（cGAMPsynthase），cGAS与胞质内的DNA结合诱导产生cGAMP。因为这一发现，陈志坚教授于年获得了生命突破奖（详见BioArt报道：热烈祝贺陈志坚、庄小威获得『生命科学突破奖』）。
（图：DNASensor，来自于同期LukeA.J.O’Neill的观点文章）
比较可惜的是本Club的AndreaAblasser，在陈志坚发表背靠背Science的3个月零10天后，即年3月30日，Andrea以第一作者身份在Nature发表了文章cGASproducesa2′-5′-linkedcyclicdinucleotidesecondmessengerthatactivatesSTING。做的内容其实和陈志坚的两篇Science差不多（其实这样的案例在学术界不胜枚举，虽然听上去有些悲伤，因为记住了James就很难记住Ablasser了）。
有了大牛指明方向，cGAS-STING或者说抗病*免疫进入到了爆发式发展的阶段。里面也有很多问题得到了相继解决，比如除了cGAS是否还有其它DNASensor，是否有RNASensor（详见BioArt报道：Science亮点
曹雪涛团队发现新型细胞核内DNA感受器），cGAS在不同物种之间的保守性问题（详见BioArt报道：Cell亮点
周稳博士等揭示首个人类cGAS感知细胞质DNA长度特异性的分子机制，Nature背靠背
果蝇cGAS-like核酸感受器的鉴定；Nature深度
细菌中也有cGAS？哈佛科学家发现发现一大类cGAS/DncV样核苷酸转移酶），cGAS-STING通路中关键蛋白的结合机制（结构生物学发挥了重要的作用，详见BioArt报道：突破！邵峰点评丨陈志坚/张学武/白晓晨合作团队的重大成果——揭示了cGAS-STING信号转导核心步骤的分子机制，Nature
李平卫团队揭示STING招募和激活TBK1的分子机制）等等。另外，还有个重要的问题，外源进入细胞的DNA可以诱导产生干扰素，那么对于细胞核内的DNA外溢进入细胞质后为什么不会产生干扰素呢？年9月9日，同一天有3篇Nature和2篇Science回答了这一问题（详见BioArt报道：3篇Nature+2篇Science
李平卫/刘文设等揭示细胞核内cGAS和核小体结合并抑制其催化活性的分子机理,Nature还专门推迟了自己的文章一天，以便和Science的这两篇同时在线），年，陈志坚团队也发表了类似工作（详见BioArt报道：Science
陈志坚团队揭示cGAS活性被选择性抑制的机理，另外国内学者也有相关工作发表，武汉大学舒红兵院士团队于年4月在CellDiscovery杂志上发表的相关的研究工作，此外还有一篇生物物理所章新*与许瑞明合作团队的工作发表在CellResearch杂志）。
cGAS-STING不仅与病*免疫或者说先天免疫有关，与其它疾病也都有关系，比如肿瘤（CancerDiscovery
肿瘤细胞通过水解cGAMP促进转移和免疫逃逸，Science背靠背
新型非核苷酸类STING激动剂具有良好抗肿瘤效果）、神经性疾病（详见BioArt报道：Nature
闫楠团队报道不依赖cGAS的STING激活——STING-IRF3信号“启动-增强”C型尼曼匹克氏症，Cell亮点
阻断天然免疫或可治疗“渐冻症”——STING抑制剂有了新的重大用途）。
这一自原核生物进化至今并且相对保守、复杂的感受外界物质的信号通路，在这十年内一直吸引着无数科研工作者，想必也会在下一个十年、二十年有着更多的发现。
如果基于cGAS-STING信号通路的发现最后能真正做出在临床上广泛使用的药物来，那离诺奖也不远。诚然，做成药或许比发现通路更艰难。
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消炎
这一Club来自UniversityCollegeLondon的DerekW.Gilroy，题目为Resolvinginflammation。
外来病原体可以诱导炎症的产生，而我们的身体必然不会放任炎症不管，这一对抗炎症的过程就是“消炎”。消炎是个“主动”的过程，包括清理外来病原体、分解促炎因子、诱导免疫细胞死亡、清理死亡的免疫细胞等。关于整个消炎过程，已经有很多文章发表，比如年发现的环氧化酶2即COX2在炎症早晚期分别扮演着促炎和消炎的作用。年在大综述期刊NatureReviewsMolecularCellBiology上有一篇关于胞葬的文章（Theclearanceofdeadcellsbyefferocytosis）详细总结了识别死细胞、清除死细胞的机制。
那么促炎与消炎这两个过程是否有更深层的关联？年在Science上的两篇背靠背文章给我们进行了解答。这两篇文章分别是加州大学洛杉矶分校DavidBrooks的BlockadeofChronicTypeIInterferonSignalingtoControlPersistentLCMVInfection和Scripps研究所MichaelOldstone的PersistentLCMVInfectionIsControlledbyBlockadeofTypeIInterferonSignaling。这两篇文章均使用LCMV（淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病*）感染小鼠模型，发现LCMV可以诱导IFNα和IFNβ的产生，进而造成病*特异的CD4T细胞免疫功能受损，导致淋巴结构失调和炎症。如果使用抗体中和IFNα和IFNβ则会扭转上述免疫缺陷。这两项工作揭示了抑制促炎症，可以促使“消炎”和适应性免疫，从而消除感染，将促炎与消炎结合在了一起。
目前，治疗免疫失调性疾病面临着如何将促炎转变为消炎的挑战，这些研究能否给予临床足够的证据，仍需要进一步揭示。
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细胞焦亡
这一Club来自于NIBS的邵峰，题目为Gasdermins:makingporesforpyroptosis。
在“第十届棒棰岛肿瘤会议”上，邵峰院士获得了“孙思邈肿瘤研究治疗杰出贡献奖”。图为詹启敏院士（右一）和刘强教授（左一）为邵峰老师颁奖（可能读者朋友对这个奖很陌生，但是这个奖此前颁发给了TakMak、ThomasRoberts、王存玉、洪明奇、王晓东、陈列平、陈志坚和董晨）。摄影：周学迅
图为邵峰院士在棒棰岛论坛做特邀报告（卖个关子，讲了明天要发表的一个有故事的工作）。摄影：周学迅
年10月，华盛顿大学的MollyA.Brennan和BradT.Cookson在MolecularMicrobiology杂志上发表了一篇文章Salmonellainducesmacrophagedeathbycaspase-1-dependentnecrosis。因为彼时，大家对于细胞死亡的认知仅限于病理性细胞死亡（即坏死）和生理性细胞死亡（即程序性死亡，也称为凋亡），因此在这篇文章中作者也用了“坏死”这一词，但是在文章中，作者们详细研究了沙门氏菌对于小鼠巨噬细胞所造成的影响，发现不同于细胞凋亡（由Caspase-3激活诱导，DNA片段化、核固缩，在死亡过程中膜一直保持完整），被处理的巨噬细胞则出现膜失去完整性、DNA片段呈现弥散状（下图C、D）、Caspase-3没有被激活，最重要的是发现了如果抑制Caspase-1则会阻滞被沙门氏菌感染的巨噬细胞死亡，由此推断推断这一细胞坏死不同于细胞凋亡，并且与炎症有关（因为Caspase-1可活化IL-1），值得一提的是，在这篇文章中尽管作者详细比较了这种死亡方式与凋亡的区别，但是在文章中作者并没有使用“pyroptosis焦亡”这一词，而是保守性地使用了“necrosis坏死”。另外，还需要说明的是Caspase-1与细胞死亡并不是Brennan和Cookson首次发现，在上世纪90年代就有多个组分别进行了报道，但这些组使用的是“apoptosis凋亡”这一词，也就是说不同的组分别用了“apoptosis”和“necrosis”对同一件事进行了描述。我们都知道那句谚语“一山不容二虎，除非一公一母”，同理，同样的细胞死亡方式也不能即叫“坏死”也叫“凋亡”。
4个月之后，即年2月，迈阿密大学医学院的LawrenceH.Boise和CarleenM.Collins在TrendsinMicrobiology（第9卷第2期）上发表了一篇观点文章Salmonella-inducedcelldeath:apoptosis,necrosisorprogrammedcelldeath?比较了以往课题组所报道的不同外来病原体所诱导的细胞程序性死亡，这种死亡与凋亡是明显不一样的，同时也highlight了这样一句话“Theinductionofbacteriaassociatedapoptosismightnotreflectahostresponsetoinfectionbutratherabacterialstrategytopromotedisease”（这种细菌所诱导的细胞死亡方式也许并不是宿主对于感染的反应而是细菌产生疾病的一种策略），但是Boies和Collins也并没有使用“pyroptosis焦亡”这一词（也就是说BioArt在去年的一篇文章，见最后一段中的链接，中提到的焦亡历史在这点上是有点小错误的）。
作为回应，MollyA.Brennan和BradT.Cookson在TrendsinMicrobiology（第9卷第3期）上发表了NewsComment文章Pro-inflammatoryprogrammedcelldeath，正式把这一死亡方式定义为了“pyroptosis焦亡”，取用希腊语词根“pyro-”（与fire或fever有关），用来代表细胞死亡中发生炎症进展的特征，结合-ptosis词根，组合而成命名为“Pyroptosis”，即焦亡，也提到了这一程序性、炎症性死亡方式在免疫系统、中枢神经系统、心血管系统中都有发现，意味着焦亡在这些系统中都扮演着重要的作用。
之后呢，除了Caspase-1，还发现了小鼠中Caspase-11和人中的Caspase-4与-5在LPS的刺激下同样可以诱导细胞焦亡，见下图中的Caspasefamily表格。
（图：Caspase家族一览，来自于wikipedia）
插一段，当“焦亡”这一次刚命名的时候，我们这篇故事的主角还在密歇根大学医学院JackDixon实验室攻读生物化学博士进行病原微生物的研究，在博士期间还以第一作者身份发表了一篇Cell和一篇Science（见下图），并且还在年获得了HaroldM.WeintraubGraduteStudent奖（该奖每年只发给北美和欧洲生物领域里15名博士生）。Dixon于年当选为美国科学院院士，年（也是邵峰博士毕业那一年）搬到了加州大学圣地亚哥分校（邵峰也是在博士毕业之后于年-年在UCSD进行博士后训练，其实只是过渡，也可以说没有经过博后训练就回NIBS开实验室了）。
我们再回到焦亡本身。在细胞凋亡领域，科学家们并没有发现一个单一的Caspase底物来执行凋亡这一活动。那么在焦亡中，是否也不存在单一的半胱氨酸蛋白酶底物来执行功能呢？在焦亡被命名的14年后，年，邵峰和基因泰克的VishvaM.Dixit在Nature上以背靠背的形式分别发表了文章CleavageofGSDMDbyinflammatorycaspasesdeterminespyroptoticcelldeath和Caspase-11cleavesgasderminDfornon-canonicalinflammasomesignalling，揭示了gasderminD（GSDMD）是Caspase诱导细胞焦亡所必须的，不同的是Dixit只证明了GSDMD是Caspase-4/11的，而邵峰是做了Caspase-1/4/5/11的。
GSDMD是如何发挥焦亡功能的呢？年，包括邵峰、Dixit、吴皓等在内的课题组揭示了其具体的打孔机制。GSDMD本身是没有活性的，其活性结构域位于N段，在全长结构下，C段会抑制N段的焦亡活性，当Caspase水解切割后可以产生GSDMD-N和GSDMD-C两个肽段。其中GSDMD-N可以结合膜脂质，破坏其完整性，使胞膜破裂引起焦亡。
（图GSDMD打孔电镜图，来源于邵峰年的Nature）
至此，一条比较清晰的焦亡示意图呈现了出来。随着细胞焦亡分子机制的解析及其下游事件逐步引起更多同行的