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炎癥小體——Caspase-1活化支架
閱讀：2897 發(fā)布時(shí)間：2020-2-13
炎癥小體是一種高分子量復(fù)合物,，它可以激活炎性胱天蛋白酶并激活I(lǐng)L-1家族細(xì)胞因子,。目前已發(fā)現(xiàn)部分NLR家族內(nèi)的炎癥小體，包括NLRP1(NALP1),、NLRP3(NALP3),、IPAF(NLRC4)。
有趣的是,，近發(fā)現(xiàn)的AIM2(黑色素瘤缺乏因子)并不包含在NLR家族內(nèi),。炎癥小體可通過(guò)多種信號(hào)激活，包括活細(xì)菌,、微生物毒素,、異源化合物、PAMPs,、DAMPs,。這表明NLRP3的LRR結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)自動(dòng)阻遏，可能是由SGT1與HSP90分子伴侶通過(guò)將NLRP3維持在失活但具備信號(hào)功能的狀態(tài),。在檢測(cè)到它們各自的配體后,，NLRP1或NLRP3會(huì)通過(guò)NACHT結(jié)構(gòu)域寡聚化，由于同型PYD-PYD相互作用,，導(dǎo)致PYD聚集和銜接蛋白ASC（含有CARD的細(xì)胞凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白）聚集,。聚集在AIM2的情況下，寡聚化很可能是通過(guò)聚集在dsDNA內(nèi)的多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)介導(dǎo)的，而并非類(lèi)似于NACHT那種中央寡聚化結(jié)構(gòu)域介導(dǎo),。
然而,，AIM2寡聚化同樣也通過(guò)同型PYD-PYD相互作用導(dǎo)致ASC聚集。ASC包含一個(gè)N末端PYD結(jié)構(gòu)域和一個(gè)C末端CARD結(jié)構(gòu)域,，可以通過(guò)同型CARD-CARD相互作用聚集炎性胱天蛋白酶,。因此，炎性胱天蛋白酶緊密接近,，自動(dòng)活化形成活性胱天蛋白酶,。在procaspase-1的情況下，活性胱天蛋白酶在自動(dòng)切割后形成p10 / p20四聚體,。除了caspase-1,，NLRP1還可以聚集caspase-5到復(fù)合物中，但是caspase-5的作用仍在爭(zhēng)議當(dāng)中,。與NLRP1,、NLRP3和AIM2相反，IPAF不會(huì)聚集銜接分子,，而是直接通過(guò)其CARD結(jié)構(gòu)域與procaspase-1相互作用（見(jiàn)下圖）,。但是，根據(jù)IPAF刺激,，IPAF下游的 caspase-1高程度的活化可能需要ASC或NAIP ,。不同炎癥小體的組裝引發(fā)了共同的下游級(jí)聯(lián)反應(yīng)，即炎性胱天蛋白酶的活化,。這些活化的炎性胱天蛋白酶包括人類(lèi)caspase-1,、-4、5,，小鼠caspase-1,、-11、-12,。但是,，caspase-1似乎是與炎癥小體相關(guān)的主要的炎性胱天蛋白酶。炎性胱天蛋白酶均具有CARD結(jié)構(gòu)域,，隨后是含催化半胱氨酸殘基結(jié)構(gòu)域,，而且之所以被稱(chēng)之為炎性胱天蛋白酶，是因?yàn)樗麄兊闹饕孜锸潜磺懈畛苫钴S可分泌形式的細(xì)胞因子（例如pro-IL-1β,、pro-IL-18和pro-IL-33）,。此外，活化的炎癥小體會(huì)導(dǎo)致某些細(xì)胞類(lèi)型的宿主細(xì)胞死亡,，例如細(xì)胞凋亡,。細(xì)胞凋亡在限制侵入性病原體在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制中尤為重要。
圖1. 危險(xiǎn)信號(hào)或細(xì)菌化合物可作為炎癥小體和NODs的激動(dòng)劑。
◆炎癥小體——活性調(diào)節(jié)
盡管調(diào)節(jié)炎癥小體活性的機(jī)制仍然難以捉摸,，但是已經(jīng)鑒定出各種可能干擾炎癥小體活化和依賴(lài)炎癥小體的胱天蛋白酶加工的蛋白,。通常，可以分為兩種炎癥小體調(diào)節(jié)亞型,，即含有CARD結(jié)構(gòu)域的亞型和具有PYD結(jié)構(gòu)域的亞型,。此類(lèi)蛋白質(zhì)不僅包含宿主衍生的炎癥小體調(diào)節(jié)劑，而且還包含多種抑制caspase-1活化和病毒性PYD蛋白質(zhì)的細(xì)菌毒力因子,。
◆炎癥小體——治療意義
由于IL-1β與其他細(xì)胞因子是炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因素,，因此不難推測(cè)出IL-1β、炎性胱天蛋白酶和炎癥小體在幾種疾病中發(fā)揮著重要的作用（見(jiàn)下圖）,。實(shí)際上,，某些人類(lèi)遺傳性疾病或獲得性疾病與IL-1β升高有關(guān)，其中一些疾病可以使用IL-1β或其受體的拮抗劑進(jìn)行治療,。很多疾病,，如冷卟啉相關(guān)周期性發(fā)熱綜合征（CAPS），與NLRP3突變有著直接的關(guān)聯(lián),。此外,，痛風(fēng)作為一種以關(guān)節(jié)嚴(yán)重發(fā)炎為病征的自發(fā)性疾病,，則與MSU晶體在關(guān)節(jié)中的沉積有關(guān),。由于MSU是一種有效的NLRP3炎癥小體激動(dòng)劑，因此可以相信由炎癥小體調(diào)節(jié)的IL-1β導(dǎo)致了痛風(fēng)發(fā)作,。此外,，NLRP3炎性小體分泌的IL-1β是由B細(xì)胞中較高的細(xì)胞外葡萄糖觸發(fā)的。,。IL-1β升高是導(dǎo)致二型糖尿?。═2DM）發(fā)病的危險(xiǎn)因素，同時(shí)有助于胰島素抵抗,。因此,，作為代謝應(yīng)激傳感器的NlRP3炎癥小體，很可能以尿酸單鈉（MSU）或高血糖的形式,，分別作用于痛風(fēng)或T2DM的發(fā)病,。另外，一些炎癥小體調(diào)節(jié)劑在疾病中具有重要意義,。經(jīng)證明,，患有FMF（家族性地中海熱）的患者體內(nèi)的吡啶是突變的。自身炎性疾病PAPA（化膿性關(guān)節(jié)炎,，壞疽性膿皮病和痤瘡）中IL-1β水平升高與一種與吡啶相互作用蛋白——PSTPIP1突變有關(guān),。總而言之，這表明吡啶和炎癥小體調(diào)節(jié)劑在自身炎性疾病中的重要性,，并可能為疾病治療提供新的切入點(diǎn),。
圖2. 炎癥小體相關(guān)疾病總覽
◆炎癥小體及其信號(hào)傳導(dǎo)的詳細(xì)內(nèi)容
NLRP1炎癥小體
近研究顯示抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-XL可以結(jié)合并抑制NLRP1。Bcl-2和Bcl-XL抑制ATP與NLRP1的結(jié)合,，這是寡聚化所必需的,。此外Bal-XL已顯示出抑制NLRP1寡聚化的作用。因此,，炎性胱天蛋白酶不能緊密貼近,，這對(duì)caspase-1自身活化和促炎性細(xì)胞因子的后續(xù)加工產(chǎn)生了負(fù)面影響。除了那些潛在性NLRP1活性調(diào)節(jié)劑外,，K+外流似乎對(duì)于NLRP1活化至關(guān)重要,。
NLRP3/NALP3炎癥小體
盡管NLRP3/NALP3炎癥小體確切的活化機(jī)制仍然在爭(zhēng)論中，但是研究者更偏向于以下三種模型：
1）NLRP3炎癥小體激動(dòng)劑的細(xì)胞外ATP與其受體P2X7結(jié)合,，觸發(fā)K+外流和pannexin-1膜孔形成,。后者可以使細(xì)胞外因子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，成為NLRP3的直接激動(dòng)劑,。NLRP3還可以感應(yīng)K+外流或細(xì)胞膜完整性,。
2）吞噬作用的結(jié)晶或顆粒狀的NLRP3配體（如MSU、明礬,、二氧化硅和石棉）后,，由于機(jī)械性損傷引起溶酶體失穩(wěn)和破裂，從而導(dǎo)致溶酶體內(nèi)容物釋放至細(xì)胞質(zhì)中,。由于該途徑對(duì)組織蛋白酶B抑制劑CA-074-Me敏感,，表明組織蛋白酶B（一種溶酶體蛋白酶）直接參與激活NLRP3配體。然而,，在組織蛋白酶B缺陷的巨噬細(xì)胞中,，并未發(fā)現(xiàn)響應(yīng)NLRP3配體（如MSU或明礬）改變IL-1β分泌或caspase-1裂解。關(guān)于NLRP3如何感應(yīng)細(xì)胞質(zhì)溶酶體含量仍是未解之謎,。
3）第三種模型涉及到了活性氧（ROS）的產(chǎn)生,。所有測(cè)試的NLRP3激動(dòng)劑都會(huì)導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生，此外ROS清除劑會(huì)抑制NLRP3的活化,。ROS的細(xì)胞來(lái)源目前仍未知,，盡管ROS對(duì)于NLRP3炎癥小體的活化似乎是必需的，但是還 不足夠,。在B細(xì)胞中,，已發(fā)現(xiàn)ROS敏感性NLRP3配體TXNIP（硫氧還蛋白互作蛋白；VDUP1）參與觸發(fā)NLRP3活化,。
與NLRP1一樣,，細(xì)胞質(zhì)K+濃度似乎是NLRP3活化中的另一個(gè)重要參數(shù),。巨噬細(xì)胞在高鉀濃度下培養(yǎng)表明，NLRP3依賴(lài)性caspase-1活化的降低可能意味著,，NLRP3活化的上游需要K+外排,。
IPAF炎癥小體
IPAF炎癥小體被功能性的T3SS或T4SS革蘭陰性菌活化，如鼠傷寒沙門(mén)氏菌,、福氏志賀氏菌,、嗜肺軍團(tuán)菌和綠膿桿菌。初的研究顯示細(xì)胞質(zhì)鞭毛蛋白會(huì)觸發(fā)IPAF炎癥小體活性,。但是,，無(wú)鞭毛細(xì)菌如福氏志賀氏菌，也會(huì)誘導(dǎo)IPAF炎癥小體活化,，因此很可能存在其他IPAF激動(dòng)劑,。在NLRP3的情況下，則顯示IPAF與SGT1和HSP90結(jié)合,。格爾德霉素對(duì)HSP90的抑制作用會(huì)阻斷IPAF活性,，表明HSP90在某種程度上對(duì)于IPAF信號(hào)傳導(dǎo)極為重要。不同于NLRP1和NLRP3,，IPAF活化不受細(xì)胞外的高濃度K+抑制,，這表明IPAF不是離子通量的傳感器。然而,，迄今仍未觀察到直接的配體受體相互作用,。
AIM2炎癥小體
HIN-200家族成員AIM2充當(dāng)細(xì)胞質(zhì)細(xì)菌、病毒和宿主dsDNA的傳感器,，并通過(guò)形成AIM2炎癥小體觸發(fā)炎癥反應(yīng),。AIM2直接通過(guò)其C端HIN-200結(jié)構(gòu)域與dsDNA結(jié)合。由于AIM2還識(shí)別宿主dsDNA,，因此它可能與自身免疫性疾病有關(guān)。AIM2炎癥小體的發(fā)現(xiàn)會(huì)如此引人注目不僅僅是因?yàn)锳IM2是形成炎癥小體的第,一個(gè)非NLR家族成員,，還因?yàn)锳IM2是直接與其配體相互作用的第,一個(gè)炎癥小體受體,。
圖3. 炎癥小體信號(hào)
◆炎癥小體檢測(cè)
炎癥小體是涉及生理和病理學(xué)炎癥的多蛋白復(fù)合物。caspase-1的免疫印跡是檢測(cè)炎癥小體活化的金標(biāo)準(zhǔn),，但同時(shí)也存在一定的技術(shù)難題,，特別是在蛋白質(zhì)沉淀、蛋白質(zhì)分離與轉(zhuǎn)移方案的選擇方面,。致敏和激活步驟對(duì)于成功的免疫印跡來(lái)說(shuō)也至關(guān)重要,。下表是用于炎癥小體檢測(cè)的Adipogen公司標(biāo)準(zhǔn)抗體的一系列方法和規(guī)程：
AG-20B-0042 | anti-Caspase-1 (p20) (mouse), mAb (Casper-1) | 檢測(cè)炎癥小體 | Download Protocol |
活性Caspase-1的免疫印跡 | Download Protocol | ||
原發(fā)性鼠骨中的炎癥小體激活和抑制 | Download Protocol | ||
骨髓衍生細(xì)胞以及IL-1α，IL-1β和Caspase-1的測(cè)定 | |||
評(píng)估Caspase-1活化 | Download Protocol | ||
AG-20B-0044 | anti-Caspase-1 (p10) (mouse), mAb (Casper-2) | 檢測(cè)炎癥小體 | Download Protocol |
AG-20B-0048 | anti-Caspase-1 (p20) (human), mAb (Bally-1) | 檢測(cè)炎癥小體 | Download Protocol |
AG-20B-0014 | anti-NLRP3/NALP3, mAb (Cryo-2) | 炎性小體激活的無(wú)細(xì)胞檢測(cè) | Download Protocol |
檢測(cè)NLR齊聚反應(yīng)I：尺寸排阻色譜 | Download Protocol | ||
免疫共沉淀和交聯(lián) | |||
HEK293細(xì)胞中NLR的功能重建 | Download Protocol | ||
AG-25B-0006 | anti-Asc, pAb (AL177) | 檢測(cè)響應(yīng)細(xì)菌感染的炎癥小體活化 | Download Protocol |
檢測(cè)NLR齊聚II：檢測(cè)ASC斑點(diǎn)形成 | Download Protocol | ||
通過(guò)共聚焦顯微鏡和免疫熒光 | |||
炎性小體活化的無(wú)細(xì)胞檢測(cè) | Download Protocol | ||
AG-20B-0010 | anti-ZBP1, mAb (Zippy-1) | ZBP1/DAI is an innate sensor of influenza virus triggering the NLRP3 inflammasome and programmed cell death pathways: T. Kuriakose, et al.; Sci. Immunol. 1, aag2045 (2016) | Publication |
◆關(guān)鍵的炎癥小體激動(dòng)劑和抑制劑——包括新型Gasdermin抑制劑
產(chǎn)品列表
產(chǎn)品編號(hào) | 產(chǎn)品名稱(chēng) | 包裝 | 產(chǎn)品描述 |
AG-CR1-3950-M002 | Monosodium urate (crystals) | 2 mg | 強(qiáng)力NLRP3炎癥小體激動(dòng)劑,。 |
AG-CR1-3950-2002 | 2 mg×2 | ||
AG-CR1-3951-M010 | Monosodium urate [MSU] (ready-to-use) | 10 mg | |
AG-CN2-0020-M005 | Nigericin . sodium salt | 5 mg | 強(qiáng)力NLRP3炎癥小體激動(dòng)劑,。 |
AG-CN2-0020-M025 | 25 mg | ||
AG-CN2-0489-M250 | N-Acetyl-D-glucosamine | 250 mg | 通過(guò)從線粒體解離己糖激酶來(lái)充當(dāng)NLRP3炎癥小體的激動(dòng)劑。 |
AG-CN2-0489-G001 | 1 g | ||
AG-CN2-0489-G005 | 5 g | ||
AG-CR1-3705-M005 | Necrosulfonamide NEW,！ | 5 mg | 直接與Gasdermin D結(jié)合以抑制N末端的寡聚化,， |
AG-CR1-3705-M025 | 25 mg | ||
AG-CR1-3698-M001 | U-73122 NEW,！ | 1 mg | Gasdermin D N末端片段（GSDMD-N）誘導(dǎo)的凋亡抑制劑,。 |
AG-CR1-3698-M005 | 5 mg | ||
AG-CR1-3615-M001 | MCC950 . Na | 1 mg | 強(qiáng)力的靶向性NLRP3炎癥小體抑制劑,。 |
AG-CR1-3615-M005 | 5 mg | ||
AG-CR1-3615-M010 | 10 mg | ||
AG-CN2-0459-M010 | Isoliquiritigenin | 10 mg | 抑制NLRP3活化的Asc寡聚化,。 |
AG-CN2-0459-M050 | 50 mg | ||
AG-CR1-0013-M010 | BAY 11-7082 | 10 mg | 降低NLRP3炎癥小體的ATPase活性,。 |
AG-CR1-0013-M050 | 50 mg | ||
AG-CR1-3616-M025 | (R)-3-Hydroxybutyric acid | 25 mg | 防止K+外流,，從而減少Asc寡聚化和顆粒形成。 |
AG-CR1-3616-M100 | 100 mg | ||
AG-CR1-3617-M025 | (S)-3-Hydroxybutyric acid | 25 mg | |
AG-CR1-3617-M100 | 100 mg | ||
CDX-H0080-G001 | DL-3-Hydroxybutyric acid sodium salt | 1 g | |
CDX-H0080-G010 | 10 g | ||
AG-CR1-0158-M001 | K777 [K11777] NEW,！ 半胱氨酸蛋白酶抑制劑 | 1 mg | 可用于抑制炎癥小體的廣域組織蛋白酶抑制劑,。 |
AG-CR1-0158-M005 | 5 mg |
◆NLRP3炎癥小體的預(yù)激活
NLRP3炎癥小體的突出功能是促白細(xì)胞介素-1β前體（pro-IL-1β）的加工和活化。然而,，大多數(shù)細(xì)胞不表達(dá)pro-IL-1β,，因此需要先激活pro-IL-1β的表達(dá)。這可以通過(guò)刺激受體如TLRs（如通過(guò)LPS）,、Nods,、tNF-Rs（如通過(guò)TNF-α）或IL-1R1（通過(guò)IL-1α和IL-1β）激活NF-κB并啟動(dòng)pro-IL-1β轉(zhuǎn)錄。這種pro-IL-1β誘導(dǎo)過(guò)程稱(chēng)為致敏（priming）（第1個(gè)信號(hào)）,。Priming還誘導(dǎo)NlRP3的NF-κB依賴(lài)性轉(zhuǎn)錄,。
查看用于炎癥小體預(yù)激活的即用型LPS溶液
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產(chǎn)品列表
產(chǎn)品編號(hào) | 產(chǎn)品名稱(chēng) | 包裝 |
AG-CU1-0001-M001 | Kdo2-Lipid A (ready-to-use) (THE STANDARD) | 1 mg |
IAX-100-009-C500 | LPS (Universal) from S. abortus equi (S-form) TLRpure™ Sterile Solution (THE STANDARD) 脂多糖（通用）來(lái)源于馬流產(chǎn)沙門(mén)氏菌（S-form） TLRpure™ 無(wú)菌溶液
| 500 μg |
IAX-100-009-M001 | 1 mg | |
IAX-100-009-5001 | 1 mg×5 | |
IAX-100-007-C500 | LPS from E. coli R515 (Re) TLRpure™ Sterile Solution (THE STANDARD) 脂多糖來(lái)源于大腸桿菌 R515（Re）TLRpure™ 無(wú)菌溶液
| 500 μg |
IAX-100-007-M001 | 1 mg | |
IAX-100-007-5001 | 1 mg×5 | |
IAX-100-006-C500 | LPS from E. coli O8:K27 (S-form) TLRpure™ Sterile Solution | 500 μg |
IAX-100-006-M001 | 1 mg | |
IAX-100-006-5001 | 1 mg×5 | |
IAX-100-015-C500 | LPS from S. minnesota R345 (Rb) TLRpure™ Sterile Solution | 500 μg |
IAX-100-015-M001 | 1 mg | |
IAX-100-015-5001 | 1 mg×5 | |
IAX-100-008-C500 | LPS from S. minnesota R595 (Re) TLRpure™ Sterile Solution | 500 μg |
IAX-100-008-M001 | 1 mg | |
IAX-100-008-5001 | 1 mg×5 |
查看我們的炎癥小體預(yù)激活TNF-α蛋白
產(chǎn)品列表
產(chǎn)品編號(hào) | 產(chǎn)品名稱(chēng) | 包裝 |
AG-40B-0006-C010 | TNF-alpha, Soluble (human) (rec.) | 10 μg |
AG-40B-0006-C050 | 50 μg | |
AG-40B-0006-3050 | 50 μg×3 | |
AG-40B-0019-3010 | TNF-alpha (human) (multimeric) (rec.) | 10 μg×3 |
AG-40B-0019-C010 | 10 μg | |
AG-40B-0021-C010 | TNF-alpha (mouse) (multimeric) (rec.) | 10 μg |
AG-40B-0021-3010 | 10 μg×3 |