Molecular mechanisms of gasdermins and pyroptosis

摘要： 这些炎症体是至关重要的先天免疫系统信号，这些平台牵涉到对病毒的免疫和防御系统。 感染导致和导致自身免疫/自体炎症性疾病，如多发性硬化症、糖尿病、糖尿病和阿尔茨海默氏症。 疾病。下睑下垂通常是由炎症性半胱氨酸蛋白酶-1、4、5、5或11触发的，而这些典型的疾病和疾病都是由刺激引起的。 非典型性炎症性疾病。尽管最近在GSDMD的临床鉴定和特征诊断方面取得了很大进展。 作为上睑下垂的主要效应因子，上述分子生物学事件是GSDMD从自身抑制状态向自身抑制状态转化的潜在原因。 国家需要加强对半胱氨酸天冬氨酸酶的认可和切割，但定义仍然不明确，缺乏机械性。 对GSDMD介导的上睑下垂的理解阻碍了他们在这部小说的未来发展方面取得进展。 Treateutics致力于预防疾病感染和治疗自身免疫/自体炎症疾病。这项新的提案旨在解决关键的疾病差距。 在我们对GSDMD/炎症性半胱氨酸天冬氨酸氨基转移酶介导的上睑下垂的认识中，使用了一种互补的蛋白质结构-- 功能正在接近。我们假设，GSDMD在一个自动抑制的构象中不会被维护，通过它。 分子内域名是指其N-端(GSDMD--N)域和C-终端(GSDMD--C)域之间的相互作用。 它的构象也得到了一些炎症性半胱氨酸天冬氨酸酶的认可，这些半胱氨酸半胱氨酸酶可能会在该区域的连接物上裂解细胞，从而释放该基因。 自抑制作用和促进膜和孔道的形成。我们将提出以下几个具体的控制目标，以进一步测试其性能。 以上假设。目的是：1.定义GSDMD维持其自动抑制状态的运行机制。 这种自抑制作用可能还会受到一种小分子和工具化合物的影响。我们将不会对其结构进行表征。 在大多数GSDMD的域名中，包括第一个全长蛋白质组，在其自动抑制的州中，主要使用结构分析方法。 在这场演唱会上，通过生物化学技术，分析了GSDMD-­N基因和GSDMD-C基因的相互作用。他发挥了重要作用。 在沙门氏菌感染引起的下睑下垂过程中，分子内结构域界面的改变将不会被用来进一步探讨。 GSDMD基因缺陷的白血病细胞系与一个突变体GSDMD重组，这是我们传统方法的一个独特的特征。 从化学文库中鉴定了与GSDMD结合的化合物，并将其纳入上述努力的范围。 为了更好地研究小分子化合物对GSDMD的调节作用和对下睑下垂的调控作用，我们的目标是：2.对GSDMD和GSDMD的定义 Gasdermin的作用机制是通过对炎症性半胱氨酸蛋白酶的识别和切割来实现的。我们将不会阐明其分子机制。 半胱氨酸天冬氨酸酶从酵母菌到活性蛋白质构象转换的基础 我们将通过使用这些Caspase来调查GSDMD的识别机制，这可能不涉及。 两者都是GSDMD的三级多肽连接体和三级结构连接体。综上所述，本项目将进一步圈定GSDMD的三级分子结构。 在上睑下垂过程中，GSDMD基因的自我抑制和激活机制可能是潜在的，以确定一种小分子。 这些工具和化合物描述了它们在软下垂和监管的新背景下的主要行动模式。但这一模式将不仅限于此。 为GSDMD的结构和功能提供独特的见解，但可能不会刺激治疗学的进一步发展。 这将针对炎症性精神障碍。

Abstract  The  inflammasomes  are  crucial  innate  immune  signaling  platforms  implicated  in  immune  defense  against  infections  and  autoimmune/autoinflammatory  disorders  such  as  multiple  sclerosis,  diabetes,  and  Alzheimer’s  disease. Pyroptosis is triggered by inflammatory caspases-­1, 4, 5, or 11 upon stimulation of the canonical and  noncanonical inflammasomes. Despite the recent progress on the identification and characterization of GSDMD  as an effector of pyroptosis, the molecular events underlying the transformation of GSDMD from an autoinhibited  resting state to the recognition and cleavage by caspases has remained poorly defined. The lack of mechanistic  understanding  of  GSDMD-­mediated  pyroptosis  has  hampered  progress  on  the  development  of  novel  therapeutics against infections and autoimmune/autoinflammatory disorders. This proposal targets critical gaps  in  our  understanding  of  GSDMD/inflammatory  caspase-­mediated  pyroptosis  using  complementary  structure-­ function approaches. We hypothesize that GSDMD is maintained in an autoinhibited conformation through  intramolecular domain interactions between its N-­ (GSDMD-­N) and C-­terminal (GSDMD-­C) domains. Such  conformation  is  recognized  by  inflammatory  caspases  that  cleave  at  the  linker  region  to  release  the  autoinhibition  and  facilitate  membrane  pore  formation.  We  propose  the  following  specific  aims  to  test  the  above hypothesis. Aim 1. Define the mechanism through which GSDMD maintains its autoinhibited state, and  how such autoinhibition may be regulated by small molecule tool compounds. We will characterize the structure  of the GSDMD domains and the full-­length protein in its autoinhibited state using primarily structural approaches,  in concert with analysis of the GSDMD-­N and GSDMD-­C interactions through biochemical techniques. The role  of  the  intramolecular  domain  interface  during  Salmonella  infection-­induced  pyroptosis  will  be  probed  using  GSDMD-­deficient  cell  lines  reconstituted  with  mutant  GSDMD.  A  unique  feature  of  our  approach  is  the  incorporation of GSDMD-­binding compounds identified from chemical libraries screening into the above efforts  to  investigate  the  regulation  of  GSDMD  and  pyroptosis  by  small  molecule  tool  compounds.  Aim  2.  Define  the  mechanisms of gasdermin recognition and cleavage by inflammatory caspases. We will elucidate the molecular  basis  of  the  conversion  of  caspases-­4  and  11  from  zymogens  to  active  conformation,  which  has  been  poorly  characterized. We will investigate the mechanism of GSDMD recognition by these caspases, which may involve  both the linker peptides and tertiary structure of GSDMD. In summary, this project will delineate the molecular  mechanisms  underlying  the  autoinhibition  and  activation  of  GSDMD  during  pyroptosis,  identify  small  molecule  tool compounds and characterize their mode of action in the context of pyroptosis regulation. This will not only  furnish  unique  insights  on  GSDMD  structure  and  function,  but  may  stimulate  the  development  of  therapeutics  that target inflammatory disorders.