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　　早正在1932年，人们就涌现白细胞正在吞噬细菌的历程中会消磨大方氧气【1】，这一历程被称为“呼吸发生”。1957年，临床医师正在小儿中确定了一种可遗传的天生性免疫缺陷病——慢性肉芽肿（chronic granulomatous disease, CGD）【2】，该病患者会遭遇复发性重度细菌与真菌熏染，导致熏染处肉芽肿的形成。进一步的讨论涌现这些病人的中性粒细胞固然不妨吞噬病原体，但短缺呼吸发生历程，也不行有用地杀灭其吞噬的病原体【3】。随后几十年的讨论标明吞噬细胞的呼吸发生是由NADPH氧化酶2（NOX2）复合体介导的氧气还原历程【4】。吞噬细胞NADPH氧化酶全酶由两个组分组成，一个是由膜卵白NOX2和p22变成的膜组分，另一个是由p47、p67、Rac和 p40变成的胞浆组分。正在静息状况下，膜组分自己不具有生气；而当有病原信号刺激时，吞噬细胞会举办一系列的信号传导，使胞浆组分的p47等卵白磷酸化，袪除其自压抑的状况，从而使p47联合膜组分，同时招募p67、Rac1、p40卵白至膜组分并最终激活NOX2卵白。活化的NOX2卵白会将胞浆中NADPH上的电子跨膜转达给吞噬小泡里的氧气，使其还原而天生超氧阴离子，导致氧气的急速消磨，产生呼吸发生【5】。NOX2形成的超氧阴离子会进一步正在SOD和MPO等酶的催化下形成更具杀伤生气的过氧化氢、次氯酸等物质，用于杀灭包裹正在吞噬小泡里的病原体。

　　固然吞噬细胞NADPH氧化酶正在自然免疫中具有极其紧要的效力，但其机闭机制讨论相对滞后。陈雷课题组于2022年正在eLife杂志报道了NOX2-p22复合体正在静息状况下的完备机闭【6】。同年Genentech公司的课题组正在Nature Communications杂志报道了NOX2-p22跨膜区（TMD）的机闭【7】。然而这些机闭中都不含有胞浆组分，胞浆组分激活吞噬细胞NADPH氧化酶膜组分的分子机制仍悬而未决。

　　正在NOX2早期的讨论中常将胞浆组分p47、p67和Rac1的有用片断策画成交融卵白用于NOX2的体外激活，但因为该交融卵白亲和力较低，正在电镜样品中难以和NOX2膜组分有用联合，从而导致胞浆组分的电子密度难以被拘捕。为理解决这一题目，作家们一方面将GFP及其纳米抗体（GFPnb）分散交融正在p22和胞浆组分上以普及它们之间的亲和力，另一方面临p47、p67和Rac1之间相联序列的长度及其布列格式举办了优化，最终拔取将p22-GFP-p67交融卵白与NOX2共外达，所变成的复合体不妨被脂装束的GFPnb-p47-Rac1（稳固联合GTP的Q61L突变体）有用激活，具有较高的NADPH氧化酶生气。作家们最终正在统一套冷冻电镜数据中通过三维分类同时取得了处于激活状况并包括有胞浆组分的NOX2的电子密度（2.79 Å）以及处于静息状况下不含有胞浆组分的NOX2电子密度（2.99 Å）。

　　电子密度显示：激活状况的NOX2胞内侧与胞浆组分p67、Rac1和p47联合，此中跨膜机闭域为NOX家族经典的六跨膜螺旋机闭，p67和Rac1构成一个近似“嘴巴”的体式，p67代外“下颌”，Rac1代外“上颌”，两者通过氨基酸互相效力夹住NOX2的脱氢酶机闭域（DH）。其它，p47上的一段小肽联合正在Rac1 α1和β2之间的罅隙中。

　　p67与DH的联合苛重寄托p67 C端向外伸出的激活机闭域，第202-208位氨基酸变成的β折叠与NOX2的β1变成反平行式布列，与NOX2联合的Rac1处于GTP联合的状况。DH与p67和Rac1互相效力界面上的局部氨基酸突变会下降NOX2的生气。同时，数个正在CGD患者中涌现的突变位点也位于该互相效力界面左近，这进一步分析了该互相效力界面临NOX2的激活至闭紧要。

　　通过较量静息态机闭和激活态机闭，作家们涌现：正在胞浆组分联合后，NOX2的DH机闭域会对接到TMD的底部并与TMD的N端变成互相效力。NADPH联合正在DH揭露正在外侧的罅隙中，其腺嘌呤基团和磷酸基团和罅隙周遭的氨基酸产生了互相效力。

　　NOX2的TMD正在激活前后没有明明的构象变动，而DH机闭域相较于TMD转动了15.7°，变成一种更为紧凑的构象，也缩短了FAD与近胞质侧血红素之间的隔绝。FAD联合机闭域（FBD）相对待NADPH联合机闭域（NBD）形成了17.4°的转动，并缩短了FBD和NBD的隔绝，使位于FBD上的R356接近NADPH，与其变成互相效力，稳固了NADPH的联合。

　　通过较量静息和激活两种状况下的NOX2的构象，作家们涌现正在胞浆组分拼装后，p67-Rac1的联合会导致DH机闭域的缩小并对接到TMD上，从而稳固NADPH的联合并将其电子经由FAD、近胞内侧血红素、F215和近胞外侧血红素转达到胞外的氧气，最终形成超氧阴离子。

　　综上所述，作家们欺骗冷冻电镜对激活和静息状况下NOX2的机闭举办理解析，从原子程度上窥察到了胞浆组分p67、Rac1和p47是奈何与NOX2联合并惹起构象变动的，为深化认识NOX2的激活机制供给告终构根源。

　　北京大学前沿交叉学科讨论院-生物医学跨学科讨论核心博士生刘啸宇和改日身手学院博士生时亦廷、刘锐为本项办事的合伙第一作家，改日身手学院博士生宋康成为该办事做出了紧要孝敬，陈雷讨论员为论文通信作家。已出站博士后吴惊香（现协和药物所PI）正在课题展开的前期供给了紧要撑持。

　　原题目：《【科技前沿】Nature 陈雷课题组报道吞噬细胞NADPH氧化酶激活机制》

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