Interested Article - Инфламмасома

golda
  • 2020-05-08
  • 1

Схема инфламмасомы NLRP3. Вверху показана доменная структура NLRP3, ASC и прокаспазы 1, ниже проиллюстрирована сборка инфламмасомы при взаимодействии NLRP3 с лигандом

Инфламмасо́ма ( англ. inflammasome от англ. inflammation — воспаление ) — многобелковый олигомерный комплекс, отвечающий за активацию воспалительного ответа . Инфламмасома способствует созреванию и секреции провоспалительных цитокинов интерлейкина-1β (IL-1β) и интерлейкина 18 (IL-18) . Секреция этих цитокинов вызывает пироптоз — особый вид программируемой клеточной гибели . Нарушения в функционировании инфламмасом приводят к разнообразным болезням .

Инфламмасомы образуются в миелоидных клетках и являются частью врождённого иммунитета . В состав инфламмасомы могут входить такие белки , как каспаза 1 , PYCARD , и иногда (также известная как каспаза 11 или ICH-3). В некоторых случаях инфламмасомы сформированы рецепторами , содержащими нуклеотид -связывающий олигомеризационный домен и повторы, богатые лейцином ( англ. nucleotide-binding oligomerization domain and leucine-rich repeat-containing receptors, NLRs ) и AIM2 -подобные рецепторы ( англ. AIM2-like receptors, ALRs ) . Состав конкретной инфламмасомы зависит от активатора, который запустил её образование. Так, состав инфламмасом, формирование которых активировала двуцепочечная РНК (дцРНК), отличается от такового у инфламмасом, сформированных под действием асбеста .

История изучения

Инфламмасомы были описаны исследовательской группой под руководством Юрга Чоппа в 2002 году в Университете Лозанны . Исследователи смогли точно установить роль инфламмасом в развитии таких заболеваний, как подагра и сахарный диабет 2-го типа . Они обнаружили, что формирование инфламмасом могут запустить разнообразные сигналы опасности: вирусная ДНК , мурамилдипептид , асбест и кремний . Они также установили связь между метаболическим синдромом и инфламмасомами вида NLRP3 . Когда они изучали NLRP3, то им удалось показать, что, когда инфламмасомы NLRP3 подавлены, то проявляется иммуносупрессивный эффект . Наконец, группа Чоппа запустила исследования и поиск лечения для многих заболеваний, связанных с инфламмасомами .

Функции

Один из первых защитных механизмов, включающихся при инфекции , — это врождённый иммунитет, а именно, рецепторы опознавания паттерна , которые распознают особые молекулы (паттерны) на поверхности патогенов . Рецепторы опознавания паттерна могут располагаться как на мембранах клеток , как Toll-подобные рецепторы (TLRs) и рецепторы лектинов C-типа (CLRs), так и в цитоплазме , как Nod-подобные рецепторы (NLRs) и RIG-I-подобные рецепторы (RLRs). В 2002 году Юрг Чопп и его коллеги впервые сообщили, что подвид NLRs, известный как NLRP1 , могут олигомеризоваться и собираться в комплекс, который активирует каскад каспазы 1, приводящий, в конце концов, к образованию провоспалительных цитокинов, особенно IL-1β и IL-18. Комплекс, формируемый NLRP1, был назван инфламмасомой . Впоследствии были описаны другие виды инфламмасом, такие как NLRP3 и NLRC4 . В 2009 году было описано новое семейство инфламмасом, содержащих белок AIM2, которые активируются в ответ на появление в цитоплазме клетки чужеродной двуцепочечной ДНК (дцДНК) .

Воспалительный каскад

Подобно апоптосоме , запускающей гибель клетки по пути апоптоза , инфламмасома запускает воспалительный сигнальный каскад , приводящий к пироптозу — другой форме программируемой клеточной гибели . Активная инфламмасома связывается с прокаспазой-1 (предшественницей каспазы-1) посредством либо собственного домена привлечения и активации каспаз (CARD-домена от англ. caspase activation and recruitment domain ) или через CARD-домен PYCARD, который связывается с инфламмасомой на этапе её формирования. Одна инфламмасома связывается с несколькими молекулами прокаспазы-1 (p45), запуская их автокаталитическое разрезание на две молекулы — p10 и p20 . Эти две молекулы формируют гетеродимер , а два гетеродимера, связываясь друг с другом, образуют активную каспазу-1, которая инициирует несколько связанных с воспалением процессов, таких как созревание IL-1β и IL-18 из молекул-предшественников. Эти интерлейкины , в свою очередь, индуцируют секрецию интерферона γ и активируют натуральные киллеры . Далее происходит разрезание и инактивация интерлейкина-33 (IL-33) , и формирование пор в клетке , подавление ферментов гликолиза , активация биосинтеза липидов и секреция молекул, способствующих восстановлению тканей , таких как предшественник интерлейкина-1α (IL-1α) .

Показано что основной эндогенный продукт перекисного окисления липидов , , напрямую связывается с NLRP3 и ингибирует активацию воспаления вызываемого инфламмасомой NLRP3 независимо от передачи сигналов и NF-κB .

Нарушения

Нарушения в регуляции инфламмасом связаны с рядом аутоиммунных заболеваний , таких как сахарный диабет 1-го и 2-го типа, , подагрический артрит , рассеянный склероз , витилиго , а также со многими хроническими воспалительными болезнями . Эти болезни связаны с избыточной или недостаточной секрецией провоспалительных цитокинов, за которую отвечают инфламмасомы .

Депривация сна вызывает нарушение регуляции инфламмасомы NLRP3 , которая участвует в регуляции интерлейкина 1-β, что влияет на иммунный ответ организма .

Примечания

  1. Mariathasan S. , Newton K. , Monack D. M. , Vucic D. , French D. M. , Lee W. P. , Roose-Girma M. , Erickson S. , Dixit V. M. (англ.) // Nature. — 2004. — 8 July ( vol. 430 , no. 6996 ). — P. 213—218 . — doi : . — . [ ]
  2. ↑ Martinon F. , Burns K. , Tschopp J. (англ.) // Molecular Cell. — 2002. — August ( vol. 10 , no. 2 ). — P. 417—426 . — . [ ]
  3. Fink S. L. , Cookson B. T. (англ.) // Infection And Immunity. — 2005. — April ( vol. 73 , no. 4 ). — P. 1907—1916 . — doi : . — . [ ]
  4. ↑ Ippagunta S. K. , Malireddi R. K. , Shaw P. J. , Neale G. A. , Vande Walle L. , Green D. R. , Fukui Y. , Lamkanfi M. , Kanneganti T. D. (англ.) // Nature Immunology. — 2011. — 4 September ( vol. 12 , no. 10 ). — P. 1010—1016 . — doi : . — . [ ]
  5. Kanneganti T. D. (англ.) // Immunological Reviews. — 2015. — May ( vol. 265 , no. 1 ). — P. 1—5 . — doi : . — . [ ]
  6. Muruve D. A. , Pétrilli V. , Zaiss A. K. , White L. R. , Clark S. A. , Ross P. J. , Parks R. J. , Tschopp J. (англ.) // Nature. — 2008. — 6 March ( vol. 452 , no. 7183 ). — P. 103—107 . — doi : . — . [ ]
  7. Dombrowski Y. , Peric M. , Koglin S. , Kammerbauer C. , Göss C. , Anz D. , Simanski M. , Gläser R. , Harder J. , Hornung V. , Gallo R. L. , Ruzicka T. , Besch R. , Schauber J. (англ.) // Science Translational Medicine. — 2011. — 11 May ( vol. 3 , no. 82 ). — P. 82—38 . — doi : . — . [ ]
  8. ↑ Dagenais M. , Skeldon A. , Saleh M. (англ.) // Cell Death And Differentiation. — 2012. — January ( vol. 19 , no. 1 ). — P. 5—12 . — doi : . — . [ ]
  9. Hornung V. , Ablasser A. , Charrel-Dennis M. , Bauernfeind F. , Horvath G. , Caffrey D. R. , Latz E. , Fitzgerald K. A. (англ.) // Nature. — 2009. — 26 March ( vol. 458 , no. 7237 ). — P. 514—518 . — doi : . — . [ ]
  10. Cai X. , Chen J. , Xu H. , Liu S. , Jiang Q. X. , Halfmann R. , Chen Z. J. (англ.) // Cell. — 2014. — 13 March ( vol. 156 , no. 6 ). — P. 1207—1222 . — doi : . — . [ ]
  11. Bergsbaken Tessa , Fink Susan L. , Cookson Brad T. (англ.) // Nature Reviews Microbiology. — 2009. — February ( vol. 7 , no. 2 ). — P. 99—109 . — ISSN . — doi : . [ ]
  12. Yamin T. T. , Ayala J. M. , Miller D. K. (англ.) // The Journal Of Biological Chemistry. — 1996. — 31 May ( vol. 271 , no. 22 ). — P. 13273—13282 . — doi : . — . [ ]
  13. Gu Y. , Kuida K. , Tsutsui H. , Ku G. , Hsiao K. , Fleming M. A. , Hayashi N. , Higashino K. , Okamura H. , Nakanishi K. , Kurimoto M. , Tanimoto T. , Flavell R. A. , Sato V. , Harding M. W. , Livingston D. J. , Su M. S. (англ.) // Science (New York, N.Y.). — 1997. — 10 January ( vol. 275 , no. 5297 ). — P. 206—209 . — doi : . — . [ ]
  14. Cayrol C. , Girard J. P. (англ.) // Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United States Of America. — 2009. — 2 June ( vol. 106 , no. 22 ). — P. 9021—9026 . — doi : . — . [ ]
  15. Fink S. L. , Cookson B. T. (англ.) // Cellular Microbiology. — 2006. — November ( vol. 8 , no. 11 ). — P. 1812—1825 . — doi : . — . [ ]
  16. Shao W. , Yeretssian G. , Doiron K. , Hussain S. N. , Saleh M. (англ.) // The Journal Of Biological Chemistry. — 2007. — 14 December ( vol. 282 , no. 50 ). — P. 36321—36329 . — doi : . — . [ ]
  17. Gurcel L. , Abrami L. , Girardin S. , Tschopp J. , van der Goot F. G. (англ.) // Cell. — 2006. — 22 September ( vol. 126 , no. 6 ). — P. 1135—1145 . — doi : . — . [ ]
  18. Keller M. , Rüegg A. , Werner S. , Beer H. D. (англ.) // Cell. — 2008. — 7 March ( vol. 132 , no. 5 ). — P. 818—831 . — doi : . — . [ ]
  19. Hsu, C. G., Chávez, C. L., Zhang, C., Sowden, M., Yan, C., & Berk, B. C. (2022). The lipid peroxidation product 4-hydroxynonenal inhibits NLRP3 inflammasome activation and macrophage pyroptosis. Cell Death & Differentiation, 1-14. PMID doi :
  20. So A. , Busso N. (англ.) // Joint, Bone, Spine : Revue Du Rhumatisme. — 2014. — October ( vol. 81 , no. 5 ). — P. 398—402 . — doi : . — . [ ]
  21. Lamkanfi M. , Vande Walle L. , Kanneganti T. D. (англ.) // Immunological Reviews. — 2011. — September ( vol. 243 , no. 1 ). — P. 163—173 . — doi : . — . [ ]
  22. Zielinski, M. R. The NLRP3 inflammasome modulates sleep and NREM sleep delta power induced by spontaneous wakefulness, sleep deprivation and lipopolysaccharide : [ англ. ] / M. R. Zielinski, D. Gerashchenko, S. A. Karpova … [ et al. ] // Brain, Behavior and Immunity : журн. — 2017. — Vol. 62. — P. 137–150. — doi : . — PMID . — PMC .

Литература

  • Li, X., Wang, T., Tao, Y., Wang, X., Li, L., & Liu, J. (2022). MF-094, a potent and selective USP30 inhibitor, accelerates diabetic wound healing by inhibiting the NLRP3 inflammasome. Experimental cell research, 410(2), 112967. PMID doi :
  • Brahadeeswaran, S., Sivagurunathan, N., & Calivarathan, L. (2022). Inflammasome Signaling in the Aging Brain and Age-Related Neurodegenerative Diseases. Molecular Neurobiology, 1-17. PMID doi :
  • Burger, F., Baptista, D., Roth, A., da Silva, R. F., Montecucco, F., Mach, F., ... & Miteva, K. (2022). NLRP3 Inflammasome Activation Controls Vascular Smooth Muscle Cells Phenotypic Switch in Atherosclerosis. International journal of molecular sciences, 23(1), 340. PMID PMC doi :
  • Katherine C. Barnett, Sirui Li, Kaixin Liang, Jenny P.-Y. Ting (2023). A 360° view of the inflammasome: Mechanisms of activation, cell death, and diseases. Cell 186(11), 2288-2312
Источник —

golda
  • 2020-05-08
  • 1
  • Tags:

Same as Инфламмасома

The title for the last searches