Mol Cell | 陈昶/刘海鹏/吴俊琪团队揭示STING通过PKR信号驱动溶酶体依赖性细胞死亡的新机制

胞质DNA感知系统cGAS–STING是机体抵御感染和介导组织损伤的重要信号枢纽。经典观点认为，活化的STING经胞内转运并募集TBK1，进而激活IRF3和I型干扰素反应。然而，STING还能够启动多种细胞死亡程序；这些效应是否都依赖经典TBK1通路，以及STING如何与具体的细胞死亡执行机制相连接，仍是亟待回答的问题【1】。

围绕这一科学问题，2026年10月14日，同济大学附属上海市肺科医院陈昶、刘海鹏、吴俊琪团队在Molecular Cell上发表了题为“STING Engages PKR to Drive Lysosomal Cell Death in Lung Ischemia–Reperfusion Injury”的研究中，发现双链RNA依赖性蛋白激酶PKR是STING在特殊病理场景中的一类非经典下游效应分子。研究表明，内质网上的STING寡聚化促进PKR二聚化及Ser33（S33）位点自磷酸化，继而通过IKK–NF-κB信号诱导LAMP3转录表达，触发溶酶体膜透化和细胞死亡。这一机制与经典的STING–TBK1-IKK和I型干扰素信号相区别，并在肺缺血再灌注损伤模型中得到验证。

STING介导的溶酶体相关细胞死亡：衔接细胞器应激与无菌性组织损伤

肺移植后的缺血再灌注损伤是原发性移植物功能障碍（primary graft dysfunction，PGD）的重要病理基础。再灌注时的线粒体损伤、氧化应激和上皮细胞死亡，可破坏肺泡结构并加重肺组织炎症。溶酶体细胞死亡（lysosomal cell death，LCD）是一种以溶酶体膜通透性增加（lysosomal membrane permeabilization，LMP）及水解酶外泄为重要特征的细胞死亡过程，但其在肺缺血再灌注损伤中的上游分子机制并不清晰【2】。

研究人员首先建立小鼠肺门夹闭缺血再灌注模型，利用转录组测序发现细胞质DNA感知通路富集。进一步实验揭示了伴随线粒体损伤，胞质线粒体DNA增加，cGAMP生成与STING活化增强。Cgas或Sting基因缺失均可减轻肺组织损伤和肺功能障碍。对肺实质细胞进行单细胞转录组分析进一步显示，上皮细胞在缺血再灌注后呈现突出的应激及损伤反应。氧糖剥夺/再灌注实验和线粒体DNA耗竭实验也支持线粒体DNA释放与STING活化之间的联系。

值得注意的是，研究发现IFNAR1阻断或Ifnar1缺失并未像Sting缺失那样有效减轻损伤，提示STING致损伤效应不能简单归因于经典I型干扰素途径。进一步的活细胞成像、溶酶体膜损伤标记及自噬通量实验均提示，STING活化与溶酶体损伤密切相关。

锁定溶酶体损伤的具体形式：明确STING介导溶酶体依赖性细胞死亡的执行者

为寻找下游执行分子，研究团队比较氧糖剥夺/复氧应激下对照细胞与STING敲除细胞的转录组变化，发现溶酶体相关膜蛋白LAMP3受到STING显著调控。敲低LAMP3可减少GALECTIN3与LAMP1双阳性损伤斑点、组织蛋白酶相关变化及细胞死亡；相反，LAMP3过表达能够增强相应表型。对不同细胞死亡抑制剂的比较也支持溶酶体依赖性细胞死亡在这一模型中的重要作用。

研究者进一步通过肺上皮细胞特异性Sting或Lamp3条件敲除模型，验证该通路在体内的作用。此外，在STING敲除背景下补回LAMP3能够部分恢复细胞死亡表型，为“STING–LAMP3–溶酶体依赖性细胞死亡”的因果联系提供了补充证据。

机制突破：STING寡聚化驱动PKR-IKK的活化，填补了STING独立于TBK1激活IKK的机制空白

进一步研究发现，药理学或遗传学抑制TBK1并不能有效阻断LAMP3诱导及细胞死亡。研究团队由此采用磷酸化蛋白质组学寻找新的信号连接点，锁定PKR的S33磷酸化。虽然PKR传统上以识别双链RNA并通过T446相关活化及eIF2α调控整合应激反应而著称【3】，STING依赖性PKR-S33磷酸化却表现出不同于经典PKR信号的特征。

通过内源性与外源性Co-IP、蛋白截短及细胞定位分析，研究者发现STING可在内质网与PKR相互作用，其中PKR的N端dsRBM1结构域对结合至关重要。随后，STING寡聚化功能突变体、PKR-S33A/S33E位点突变体及体外纯化蛋白重构实验进一步显示：STING寡聚化有利于PKR二聚化并促进S33自磷酸化；活化的PKR 显著促进了IKK复合体的磷酸化。

更重要的是，这一STING–PKR-IKK激活事件主要发生于内质网附近，且在实验体系中可独立于STING后续转运及TBK1活化。这意味着STING不仅是经典干扰素信号的衔接蛋白，也可能作为局部信号组装平台，独立于TBK1激活IKK。 同时也对先前研究中发现的STING存在独立于TBK1激活IKK的非经典机制进行了填补与说明【4】。

从激酶到转录：PKR–IKK–NF-κB轴启动LAMP3表达

在上述结果基础上，研究人员发现抑制NEMO或NF-κB可降低LAMP3表达和溶酶体膜损伤；ChIP-qPCR及双荧光素酶报告实验则支持NF-κB直接调控LAMP3启动子活性。

在人源肺泡类器官及患者损伤肺组织原代上皮细胞中，PKR缺失减弱应激诱导的p65核转位与LAMP3上调，而重新表达磷酸化模拟型PKR-S33E可恢复相关信号。结合PKR缺失不明显影响cGAMP水平、STING–TBK1激活及IFNB1/CXCL10转录等结果，研究建立了与依赖于STING转运的经典STING–TBK1–IKK信号相区别的STING转运非依赖的“STING—PKR—IKK/NF-κB—LAMP3—LCD”分子通路。

从分子机制到疾病干预：肺移植模型与患者来源类器官中的验证

在机制研究基础上，研究团队进一步测试Palbociclib的作用。Palbociclib是一种临床已获批的CDK4/6抑制剂【5】。研究发现，其在实验体系中能够降低STING与PKR相互作用、抑制LAMP3表达和细胞死亡；在小鼠肺缺血再灌注和大鼠原位单肺移植模型中，也减轻了肺损伤，并改善部分肺功能相关指标。

研究还对PGD患者来源原代肺上皮细胞及肺泡类器官进行检测，观察到STING–PKR–LAMP3相关信号增强。Palbociclib在患者来源细胞及类器官实验中表现出降低损伤信号、改善类器官活性的作用，为该通路的干预价值提供了进一步支持。

综上所述，该研究提出了STING调控溶酶体细胞死亡的一条非经典信号路径：缺血再灌注引发线粒体DNA释放并激活cGAS–STING；内质网上寡聚化的STING通过PKR二聚化及S33自磷酸化，驱动IKK–NF-κB依赖的LAMP3转录，最终促进溶酶体膜损伤和肺上皮细胞死亡。与经典STING–TBK1-IKK及I型干扰素反应相区别，这一发现扩展了STING效应分子的认识，也为解释无菌性组织损伤中的细胞死亡提供了新的分子线索。

同济大学附属上海市肺科医院(上海肺移植工程技术研究中心)陈昶教授、刘海鹏教授和吴俊琪副研究员是这项工作的共同通讯作者。同济大学附属上海市肺科医院高培根博士、汪涛博士、刘英健博士和庄冯辉博士及为本文共同第一作者。

原文链接：https://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765(26)00667-2

参考文献：

[1]. Hooftman A, Keller A, Ablasser A. The cGAS-STING pathway: Mechanism and medical implications. Cell. 2026 Jun 25;189(13):3849-3870. doi: 10.1016/j.cell.2026.06.001. PMID: 42349382.

[2]. Yuan J, Ofengeim D. A guide to cell death pathways. Nat Rev Mol Cell Biol. 2024 May;25(5):379-395. doi: 10.1038/s41580-023-00689-6. Epub 2023 Dec 18. PMID: 38110635.

[3]. Taylor SS, Haste NM, Ghosh G. PKR and eIF2alpha: integration of kinase dimerization, activation, and substrate docking. Cell. 2005 Sep 23;122(6):823-5. doi: 10.1016/j.cell.2005.09.007. PMID: 16179248.

[4]. Balka KR, Louis C, Saunders TL, Smith AM, Calleja DJ, D'Silva DB, Moghaddas F, Tailler M, Lawlor KE, Zhan Y, Burns CJ, Wicks IP, Miner JJ, Kile BT, Masters SL, De Nardo D. TBK1 and IKKε Act Redundantly to Mediate STING-Induced NF-κB Responses in Myeloid Cells. Cell Rep. 2020 Apr 7;31(1):107492. doi: 10.1016/j.celrep.2020.03.056. PMID: 32268090.

[5]. Gao J, Zheng M, Wu X, Zhang H, Su H, Dang Y, Ma M, Wang F, Xu J, Chen L, Liu T, Chen J, Zhang F, Yang L, Xu Q, Hu X, Wang H, Fei Y, Chen C, Liu H. CDK inhibitor Palbociclib targets STING to alleviate autoinflammation. EMBO Rep. 2022 Jun 7;23(6):e53932. doi: 10.15252/embr.202153932. Epub 2022 Apr 11. PMID: 35403787; PMCID: PMC9171422.

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