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NAIP/NLRC4 炎症小体识别细菌配体的分子基础。

Molecular basis for specific recognition of bacterial ligands by NAIP/NLRC4 inflammasomes.

机构信息

Department of Molecular and Cell Biology, Division of Immunology and Pathogenesis, and Cancer Research Lab, University of California, Berkeley, Berkeley, CA 94720, USA.

Basic Sciences Division, Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA 98109, USA.

出版信息

Mol Cell. 2014 Apr 10;54(1):17-29. doi: 10.1016/j.molcel.2014.02.018. Epub 2014 Mar 20.

Abstract

NLR (nucleotide-binding domain [NBD]- and leucine-rich repeat [LRR]-containing) proteins mediate innate immune sensing of pathogens in mammals and plants. How NLRs detect their cognate stimuli remains poorly understood. Here, we analyzed ligand recognition by NLR apoptosis inhibitory protein (NAIP) inflammasomes. Mice express multiple highly related NAIP paralogs that recognize distinct bacterial proteins. We analyzed a panel of 43 chimeric NAIPs, allowing us to map the NAIP domain responsible for specific ligand detection. Surprisingly, ligand specificity was mediated not by the LRR domain, but by an internal region encompassing several NBD-associated α-helical domains. Interestingly, we find that the ligand specificity domain has evolved under positive selection in both rodents and primates. We further show that ligand binding is required for the subsequent co-oligomerization of NAIPs with the downstream signaling adaptor NLR family, CARD-containing 4 (NLRC4). These data provide a molecular basis for how NLRs detect ligands and assemble into inflammasomes.

摘要

NLR(核苷酸结合域[NBD]和富含亮氨酸重复[LRR]的)蛋白在哺乳动物和植物中介导对病原体的先天免疫感应。NLR 如何检测其同源刺激物仍知之甚少。在这里,我们分析了 NLR 凋亡抑制蛋白(NAIP)炎症小体的配体识别。小鼠表达多种高度相关的 NAIP 同源物,可识别不同的细菌蛋白。我们分析了一组 43 个嵌合 NAIP,使我们能够绘制负责特定配体检测的 NAIP 结构域。令人惊讶的是,配体特异性不是由 LRR 结构域介导的,而是由包含几个 NBD 相关 α-螺旋结构域的内部区域介导的。有趣的是,我们发现配体特异性结构域在啮齿动物和灵长类动物中都受到正选择的进化。我们进一步表明,配体结合是 NAIP 与下游信号衔接蛋白 NLR 家族、含 CARD 的 4(NLRC4)随后的共寡聚化所必需的。这些数据为 NLR 如何检测配体并组装成炎症小体提供了分子基础。

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NAIP inflammasomes give the NOD to bacterial ligands.NAIP炎性小体识别细菌配体。
Trends Immunol. 2014 Nov;35(11):503-4. doi: 10.1016/j.it.2014.10.002. Epub 2014 Oct 18.
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Recognition of bacteria by inflammasomes.模式识别受体(PRRs)通过识别病原体相关分子模式(PAMPs)或损伤相关分子模式(DAMPs)来启动先天免疫反应。PAMPs 包括细菌、病毒和真菌细胞壁成分以及内毒素等,而 DAMPs 则是由细胞损伤或应激产生的分子。PRRs 家族包括 Toll 样受体(TLRs)、NOD 样受体(NLRs)和 RIG-I 样受体(RLRs)等。其中,NLRs 是最大的 PRR 家族之一,包含多个成员,如 NLRP1、NLRP3、NLRC4 和 AIM2 等。 NLRs 通过与 ASC(apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase recruitment domain)形成炎性小体复合物来识别细菌。当 NLRs 识别到细菌时,它们会寡聚化并激活 caspase-1,后者进一步切割 pro-IL-1β 和 pro-IL-18,导致成熟的 IL-1β 和 IL-18 的释放。IL-1β 和 IL-18 是重要的促炎细胞因子,能够诱导炎症反应和免疫应答。 除了 NLRs,TLRs 也可以识别细菌。TLRs 是一类跨膜蛋白,能够识别细菌表面的 PAMPs,如 LPS(lipopolysaccharide)和肽聚糖等。TLRs 识别 PAMPs 后,会通过 MyD88(myeloid differentiation primary response 88)依赖性或独立途径激活 NF-κB(nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells)和 MAPK(mitogen-activated protein kinases)信号通路,导致炎症反应和免疫应答的发生。 总之,细菌通过被模式识别受体(PRRs)识别,引发先天免疫反应,包括细胞因子的释放和炎症反应的发生。
Annu Rev Immunol. 2013;31:73-106. doi: 10.1146/annurev-immunol-032712-095944. Epub 2012 Nov 26.

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