专家点评Nature丨许杰团队破解细胞膜的“脆弱密码”

主要观点总结

文章讨论了NINJ1这一跨膜蛋白在细胞死亡中的角色及其与细胞死亡的关系。研究者发现，在没有典型的死亡信号激活状态下，NINJ1也能显著影响膜的“耐力”，即使在没有外界刺激的情况下，也能让细胞膜变得脆弱易破裂。研究者开发了高通量细胞拉伸平台来探究细胞破裂背后的力学密码，发现NINJ1是机械力刺激下决定细胞膜是否破裂的关键因子。专家评价认为，这项研究揭示了调控细胞膜在机械应力下脆弱性的关键分子，为我们更深入理解膜蛋白的生理功能开辟了新的视角。

关键观点总结

关键观点1: NINJ1的作用

NINJ1是一种跨膜蛋白，被视为决定细胞膜在机械应力下脆弱性的关键因子。它在无典型的死亡信号激活状态下也能显著影响膜的‘耐力’，使细胞膜处于‘易裂状态’。

关键观点2: 研究方法和结果

研究者开发了一种高通量细胞拉伸平台来探究细胞破裂背后的力学密码，通过对近3000个多跨膜蛋白进行筛选，发现NINJ1在机械力刺激下对细胞膜是否破裂起到关键作用。

关键观点3: 专家评价

专家对这项研究给予了高度评价，认为它揭示了调控细胞膜在机械应力下脆弱性的关键分子，为我们更深入理解膜蛋白的生理功能开辟了新的视角，并期待未来能有更多研究探索机械力如何“决定命运”。

正文

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Nature 。

责编丨迦溆

点评丨 孙金鹏 （山东大学）、 肖百龙 （ 清华大学）

细胞膜 是细胞和外部环境分割的重要屏障， 维持着细胞内外环境的稳定。当细胞遭遇外力挤压、血流冲击或组织拉伸时，细胞膜可能破裂 ， 并 将细胞内容物 （如 DNA 、炎性分子） 倾泻而出，引发周围细胞的强烈反应。这种被称为“ 质膜破裂 （ plasma membrane rupture, PMR ） ”的现象，不仅是 多种 细胞死亡的 最终结局 ，更是免疫激活、组织损伤 乃至炎症风暴 的重要触发点。然而，一个基础而关键的问题始终悬而未决： 细胞膜在面对机械应力 ，例如血流剪切力 时，是如何“撑不住”的？破裂是被动发生，还是可以被主动调控？

202 5 年 6 月 9 日 ，中山大学 许杰 团队 和合作者 Nature 上发表的一项题为 NINJ1 regulates plasma membrane fragility under mechanical strain 的研究为这个谜题提供了前所未有的答案。他们发现， 一个名为 NINJ1 的 跨 膜蛋白，是控制细胞膜“脆不脆”的关键因子——它就像是调节膜稳定性的“安全阀”，一旦表达升高，细胞膜对机械力的耐受力就下降，轻轻一碰就“炸了”。

一张 张可被 拉伸的 384 孔板，撬开了细胞膜 破裂 背后的“力学密码”

为了回答“是谁让细胞膜破掉”的问题，研究团队 原创设计 开发了一套高通量细胞拉伸平台：他们在 无底的 384 孔板底部封装 PDMS 弹性薄膜，通过控制气压来对每孔细胞施加精准的 拉伸 ；同时，细胞内表达的 YFP 荧光蛋白作为感应器，一旦膜破裂， YFP 迅速 被进入细胞内部的氯离子 猝灭，从而实现“谁破了、破多少”的 快速 自动化检测。

在这个平台上，研究者对 2726 个人类多跨膜蛋白进行了 siRNA 筛选，找出那些能增强或减弱细胞膜 在拉伸状态下的完整性 的基因。 他们发现，排名第一的基因 ，是一个此前被认为在 程序性 细胞中起作用的蛋白： NINJ1 。

NINJ1 ：不仅是“执行破裂”的终结者，更是“决定易裂”的预谋者

NINJ1 （ Ninjurin-1 ） 这个名字在近年来因其在炎性坏死 （ pyroptosis ） 中诱导膜破裂而被广泛关注。但 许杰团队的 研究发现， 即使在没有任何细胞死亡信号的背景下， NINJ1 依然能“让膜变脆”。 无论在 THP-1 、 HeLa 还是 293T 细胞中，只要敲除 NINJ1 ，细胞膜在拉伸应力下就显著更“抗压”；反之，如果激活或过表达 NINJ1 ，即使应力水平不高，细胞膜也容易迅速破裂。更关键的是， 这种破裂不是通过经典凋亡或坏死通路触发的，而是纯粹由膜的力学脆弱性增加所致。这意味着， NINJ1 不仅是细胞破裂的“执行者”，还是将细胞置于“易 裂 状态”的策划者。

模拟血流剪切力：在类似生理流体环境中， NINJ1 依然掌握“引爆权”

研究团队进一步使用 体外流体刺激 装置模拟 体内 血流环境，发现在剪切速率达到生理高值 （ >2000 s⁻¹ ） 时，预处理的 THP-1 细胞若缺失 NINJ1 ，即使受到强烈刺激，质膜破裂 几率也较野生型大大减低

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