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外在和内在凋亡途径激活连接蛋白-1 以驱动 NLRP3 炎性小体组装。

Extrinsic and intrinsic apoptosis activate pannexin-1 to drive NLRP3 inflammasome assembly.

机构信息

Department of Biochemistry, University of Lausanne, Epalinges, Switzerland.

Novartis Institutes for BioMedical Research Forum 1, Basel, Switzerland.

出版信息

EMBO J. 2019 May 15;38(10). doi: 10.15252/embj.2019101638. Epub 2019 Mar 22.

Abstract

Pyroptosis is a form of lytic inflammatory cell death driven by inflammatory caspase-1, caspase-4, caspase-5 and caspase-11. These caspases cleave and activate the pore-forming protein gasdermin D (GSDMD) to induce membrane damage. By contrast, apoptosis is driven by apoptotic caspase-8 or caspase-9 and has traditionally been classified as an immunologically silent form of cell death. Emerging evidence suggests that therapeutics designed for cancer chemotherapy or inflammatory disorders such as SMAC mimetics, TAK1 inhibitors and BH3 mimetics promote caspase-8 or caspase-9-dependent inflammatory cell death and NLRP3 inflammasome activation. However, the mechanism by which caspase-8 or caspase-9 triggers cell lysis and NLRP3 activation is still undefined. Here, we demonstrate that during extrinsic apoptosis, caspase-1 and caspase-8 cleave GSDMD to promote lytic cell death. By engineering a novel D88A knock-in mouse, we further demonstrate that this proinflammatory function of caspase-8 is counteracted by caspase-3-dependent cleavage and inactivation of GSDMD at aspartate 88, and is essential to suppress GSDMD-dependent cell lysis during caspase-8-dependent apoptosis. Lastly, we provide evidence that channel-forming glycoprotein pannexin-1, but not GSDMD or GSDME promotes NLRP3 inflammasome activation during caspase-8 or caspase-9-dependent apoptosis.

摘要

细胞焦亡是一种由炎性半胱天冬酶-1、半胱天冬酶-4、半胱天冬酶-5 和半胱天冬酶-11 驱动的裂解性炎症细胞死亡形式。这些半胱天冬酶切割并激活孔形成蛋白 gasdermin D(GSDMD)以诱导膜损伤。相比之下,细胞凋亡由凋亡半胱天冬酶-8 或半胱天冬酶-9 驱动,传统上被归类为免疫沉默形式的细胞死亡。新出现的证据表明,设计用于癌症化疗或炎症性疾病的治疗药物,如 SMAC 模拟物、TAK1 抑制剂和 BH3 模拟物,可促进 caspase-8 或 caspase-9 依赖性炎症性细胞死亡和 NLRP3 炎性小体激活。然而,caspase-8 或 caspase-9 触发细胞裂解和 NLRP3 激活的机制仍未确定。在这里,我们证明在细胞外凋亡过程中,caspase-1 和 caspase-8 切割 GSDMD 以促进裂解性细胞死亡。通过工程构建新型 D88A 敲入小鼠,我们进一步证明 caspase-8 的这种促炎功能被 caspase-3 依赖性切割和天冬氨酸 88 处的 GSDMD 失活所拮抗,并且在 caspase-8 依赖性凋亡过程中抑制 GSDMD 依赖性细胞裂解是必不可少的。最后,我们提供的证据表明,通道形成糖蛋白 pannexin-1,而不是 GSDMD 或 GSDME,在 caspase-8 或 caspase-9 依赖性凋亡过程中促进 NLRP3 炎性小体激活。

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