Elucidating the Structural Mechanisms of NAIP Receptors in Bacterial Detection and Inflammasome Activation

阐明 NAIP 受体在细菌检测和炎症小体激活中的结构机制

基本信息

  • 批准号:
    10338540
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.03万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-12-10 至 2026-11-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Inflammasomes are mega-Dalton protein complexes that initiate inflammation responses and play important roles in the innate immune system. Upon activation, inflammasomes recruit and activate the effector protein caspase-1. Caspase-1 in turn cleaves the Gasdermin D (GSDMD) protein to release its N-terminal domain, which inserts into the cell membrane to punch holes on the cell surface. As a result, the host cell will undergo pyroptotic cell death (pyroptosis) and release the cell contents into the extracellular environment. Pro-inflammatory cytokines IL-1 and IL-18, both activated by caspase-1, will also be released to activate the downstream inflammation reactions. NAIP is a family of cytosolic immunological receptors that activate the NAIP/NLRC4 inflammasomes in response to Gram-negative bacterial infections. There are seven NAIP proteins in mouse, each sense a specific ligand such as Flagellin, Needle protein or Inner Rod protein in the type III secretion system. In previous studies, we have shown active NAIPs activate NLRC4 through the nucleated polymerization mechanism. However, it is still largely unknown about how NAIPs remain inactive in the resting cells, and how is the ligand specificity is determined among different NAIPs. Unlike in mouse, humans only have one NAIP and it was shown to be activated by all three bacterial ligands. This leads to many questions including what is the structural basis of the broad detection of bacterial ligands by human NAIP and what does it tell us about the human inflammasomal bacterial detection mechanism? To address these questions, we propose to combine electron cryo-microscopy (cryoEM) with biochemical and functional studies to elucidate the structural mechanisms underlying the signal transduction by NAIP proteins. Dysregulation of NAIP/NLRC4 inflammasomes causes macrophage activation syndrome (MAS) and autoinflammation, and mutations of NAIP protein are highly correlated with spinal muscular atrophy (SMA). The successful execution of this work will broadly advance the development of effective therapies to treat infectious diseases, autoinflammatory diseases, SMA, and cancer through targeting the inflammasome pathway.
项目摘要 炎性症是巨型 - 谷顿蛋白复合物,启动注射反应并发挥重要作用 先天免疫系统中的作用。激活后,炎症体募集并激活效应蛋白 caspase-1。 caspase-1反过 插入细胞膜以打孔细胞表面的孔。结果,宿主细胞将经历凋亡 细胞死亡(凋亡)并将细胞含量释放到细胞外环境中。亲炎 caspase-1激活的细胞因子IL-1和IL-18也将被释放以激活下游 炎症反应。 NAIP是一个胞质免疫学受体的家族,可激活NAIP/NLRC4炎症体中的炎症。 对革兰氏阴性细菌感染的反应。鼠标中有七个NAIP蛋白,每个蛋白质都有特定 III型分泌系统中的配体,例如鞭毛蛋白,针蛋白或内杆蛋白。在先前的研究中, 我们已经通过核聚合机制激活了活跃的NAIP。但是,是 关于NAIP如何在静息细胞中保持不活跃,配体特异性的特异性仍然很少知道 在不同的NAIP中确定。与鼠标不同,人类只有一个NAIP,并且被证明是 由所有三种细菌配体激活。这导致了许多问题,包括 人类NAIP对细菌配体的广泛检测,它告诉我们有关人类炎症的信息 细菌检测机制?为了解决这些问题,我们建议将电子冷冻微镜结合起来 (冷冻)具有生化和功能研究,以阐明信号的结构机制 NAIP蛋白转导。 NAIP/NLRC4炎症的功能失调会导致巨噬细胞激活 综合征(MAS)和自身炎症,NAIP蛋白的突变与脊髓肌肉高度相关 萎缩(SMA)。这项工作的成功执行将广泛提高有效疗法的发展 通过靶向炎症体来治疗传染病,自发性疾病,SMA和癌症 路径。

项目成果

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