Abstrakt

Rodzaj śmierci komórkowej, tj. apoptoza, autofagia, nekroza czy pyroptoza zależy od czynnika indukującego oraz fazy cyklu komórkowego. Główną rolę w odpowiedzi immunologicznej organizmu na mikroorganizmy odgrywa proces zwany pyroptozą. Pyroptoza jest rodzajem śmierci komórki indukowanym przez różnego rodzaju czynniki zapalne aktywowane w odpowiedzi na wzorce cząsteczkowe i molekularne związane z patogenami w tym lipopolisacharyd bakteryjny na drodze szlaku kanonicznego lub niekanonicznego w zależności od rodzaju biorących w nich udział kaspaz. W pyroptozie istotną rolę pełni białko gazdermina D należące do rodziny białek gazdermin (A, B, C, D, E i DFNB59), która charakteryzuje się swoistą tkankowo ekspresją genów, głównie w komórkach nabłonkowych, skóry oraz układu pokarmowego i odpowiada za regulację proliferacji i różnicowania komórek, a także za hamowanie lub rozwój nowotworów w różnych narządach. Rodzina GSDM jest odpowiedzialna za tworzenie porów w błonie komórkowej, umożliwiając sekrecję cytokin prozapalnych (IL-1β i IL-18), biorących udział w inicjacji szlaków reakcji zapalnej przez rekrutację i aktywację komórek odpornościowych w miejscu infekcji. Zasadniczą rolę w procesie pyroptozy na drodze niekanonicznej pełni białko gazdermina D, którego N-koniec, tworząc pory w błonie komórkowej powoduje powstanie obrzęku, lizy osmotycznej aż do śmierci zainfekowanej komórki.

Przypisy

• 1. Baker P.J., Boucher D., Bierschenk D., Tebartz C., Whitney P.G.,D’Silva D.B., Tanzer M.C., Monteleone M., Robertson A.A., Cooper M.A.,Alvarez-Diaz S., Herold M.J., Bedoui S., Schroder K., Masters S.L.: NLRP3inflammasome activation downstream of cytoplasmic LPS recognitionby both caspase-4 and caspase-5. Eur. J. Immunol., 2015; 45: 2918–2926
  Google Scholar
• 2. Banerjee I., Behl B., Mendonca M., Shrivastava G., Russo A.J., MenoretA., Ghosh A., Vella A.T., Vanaja S.K., Sarkar S.N., Fitzgerald K.A.,Rathinam V.A.: Gasdermin D restrains type I interferon response tocytosolic DNA by disrupting ionic homeostasis. Immunity, 2018; 49:413–426.e5
  Google Scholar
• 3. Bergsbaken T., Fink S.L., Cookson B.T.: Pyroptosis: Host cell deathand inflammation. Nat. Rev. Microbiol., 2009; 7: 99–109
  Google Scholar
• 4. Chao K.L., Kulakova L., Herzberg O.: Gene polymorphism linked toincreased asthma and IBD risk alters gasdermin-B structure, a sulfatideand phosphoinositide binding protein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA,2017; 114: E1128–E1137
  Google Scholar
• 5. Chen Q., Shi P., Wang Y., Zou D., Wu X., Wang D., Hu Q., Zou Y., HuangZ., Ren J., Lin Z., Gao X.: GSDMB promotes non-canonical pyroptosisby enhancing caspase-4 activity. J. Mol. Cell Biol., 2019; 11: 496–508
  Google Scholar
• 6. De Beeck K.O., Van Laer L., Van Camp G.: DFNA5, a gene involvedin hearing loss and cancer: A review. Ann. Otol. Rhinol. Laryngol.,2012; 121: 197–207
  Google Scholar
• 7. Defourny J., Aghaie A., Perfettini I., Avan P., Delmaghani S., PetitC.: Pejvakin-mediated pexophagy protects auditory hair cells againstnoise-induced damage. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2019; 116: 8010–8017
  Google Scholar
• 8. Evavold C.L., Kagan J.C.: Defying death: The (w)hole truth aboutthe fate of GSDMD pores. Immunity, 2019; 50: 15–17
  Google Scholar
• 9. Evavold C.L., Ruan J., Tan Y., Xia S., Wu H., Kagan J.C.: The poreformingprotein gasdermin D regulates interleukin-1 secretion fromliving macrophages. Immunity, 2018; 48: 35–44
  Google Scholar
• 10. Feng S., Fox D., Man S.M.: Mechanisms of gasdermin family membersin inflammasome signaling and cell death. J. Mol. Biol., 2018;430: 3068–3080
  Google Scholar
• 11. Gao J., Qiu X., Xi G., Liu H., Zhang F., Lv T., Song Y.: Downregulationof GSDMD attenuates tumor proliferation via the intrinsic mitochondrialapoptotic pathway and inhibition of EGFR/Akt signalingand predicts a good prognosis in non-small cell lung cancer. Oncol.Rep., 2018; 40: 1971–1984
  Google Scholar
• 12. Gonzalez Ramirez M.L., Poreba M., Snipas S.J., Groborz K., Drag M.,Salvesen G.S.: Extensive peptide and natural protein substrate screensreveal that mouse caspase-11 has much narrower substrate specificitythan caspase-1. J. Biol. Chem., 2018; 293: 7058–7067
  Google Scholar
• 13. Guo H., Xu S., Liu Y., Yang Y., Deng F., Xing Y., Lian X., Li Y.: Gsdma3is required for mammary gland development in mice. Histochem. CellBiol., 2017; 147: 575–583
  Google Scholar
• 14. Harris S.L., Kazmierczak M., Pangršič T., Shah P., Chuchvara N.,Barrantes-Freer A., Moser T., Schwander M.: Conditional deletion ofpejvakin in adult outer hair cells causes progressive hearing loss inmice. Neuroscience, 2017; 344: 380–393
  Google Scholar
• 15. Hayward J.A., Mathur A., Ngo C., Man S.M.: Cytosolic recognitionof microbes and pathogens: Inflammasomes in action. Microbiol. Mol.Biol. Rev., 2018; 82: e00015–18
  Google Scholar
• 16. He Y., Hara H., Arbor A.: HHS Public Access. 2017; 41: 1012–1021
  Google Scholar
• 17. Heilig R., Dick M.S., Sborgi L., Meunier E., Hiller S., Broz P.: Thegasdermin-D pore acts as a conduit for IL-1β secretion in mice. Eur. J.Immunol., 2018; 48: 584–592
  Google Scholar
• 18. Huang X., Feng Y., Xiong G., Whyte S., Duan J., Yang Y., Wang K.,Yang S., Geng Y., Ou Y., Chen D.: Caspase-11, a specific sensor for intracellularlipopolysaccharide recognition, mediates the non-canonicalinflammatory pathway of pyroptosis. Cell Biosci., 2019; 9: 31
  Google Scholar
• 19. Kayagaki N., Stowe I.B., Lee B.L., O’Rourke K., Anderson K., WarmingS., Cuellar T., Haley B., Roose-Girma M., Phung Q.T., Liu P.S., Lill J.R.,Li H., Wu J., Kummerfeld S. i wsp.: Caspase-11 cleaves gasdermin D fornon-canonical inflammasome signalling. Nature, 2015; 526: 666–671
  Google Scholar
• 20. Kazmierczak M., Kazmierczak P., Peng A.W., Harris S.L., Shah P.,Puel J.L., Lenoir M., Franco S.J., Schwander M.: Pejvakin, a candidatestereociliary rootlet protein, regulates hair cell function in a cellautonomousmanner. J. Neurosci., 2017; 37: 3447–3464
  Google Scholar
• 21. Kovacs S.B., Miao E.A.: Gasdermins: Effectors of pyroptosis. TrendsCell Biol., 2017; 27: 673–684
  Google Scholar
• 22. Lin H.Y., Lin P.H., Wu S.H., Yang L.T.: Inducible expression of gasderminA3 in the epidermis causes epidermal hyperplasia and skininflammation. Exp. Dermatol., 2015; 24: 897–899
  Google Scholar
• 23. Liu X., Zhang Z., Ruan J., Pan Y., Magupalli V.G., Wu H., LiebermanJ.: Inflammasome-activated gasdermin D causes pyroptosis by formingmembrane pores. Nature, 2016; 535: 153–158
  Google Scholar
• 24. Lu H., Zhang S., Wu J., Chen M., Cai M.C., Fu Y., Li W., Wang J.,Zhao X., Yu Z., Ma P., Zhuang G.: Molecular targeted therapies elicitconcurrent apoptotic and GSDME-dependent pyroptotic tumor celldeath. Clin. Cancer Res., 2018; 24: 6066–6077
  Google Scholar
• 25. Miguchi M., Hinoi T., Shimomura M., Adachi T., Saito Y., Niitsu H.,Kochi M., Sada H., Sotomaru Y., Ikenoue T., Shigeyasu K., Tanakaya K.,Kitadai Y., Sentani K., Oue N. i wsp.: Gasdermin C is upregulated byinactivation of transforming growth factor β receptor type II in the presence of mutated Apc, promoting colorectal cancer proliferation.PLoS One, 2016; 11: e0166422
  Google Scholar
• 26. Moossavi M., Parsamanesh N., Bahrami A., Atkin S.L., Sahebkar A.:Role of the NLRP3 inflammasome in cancer. Mol. Cancer, 2018; 17: 158
  Google Scholar
• 27. Mulvihill E., Sborgi L., Mari S.A., Pfreundschuh M., Hiller S., MüllerD.J.: Mechanism of membrane pore formation by human gasdermin‐D. EMBO J., 2018; 37: e98321
  Google Scholar
• 28. Panganiban R.A., Sun M., Dahlin A., Park H.R., Kan M., Himes B.E.,Mitchel J.A., Iribarren C., Jorgenson E., Randell S.H., Israel E., TantisiraK., Shore S., Park J.A, Weiss S.T. i wsp.: A functional splicing variantassociated with decreased asthma risk abolishes the ability of gasderminB to induce epithelial cell pyroptosis. J. Allergy Clin. Immunol.,2018; 142: 1469–1478.e2
  Google Scholar
• 29. Pfalzgraff A., Weindl G.: Intracellular lipopolysaccharide sensingas a potential therapeutic target for sepsis. Trends Pharmacol. Sci.,2019; 40: 187–197
  Google Scholar
• 30. Platnich J.M., Chung H., Lau A., Sandall C.F., Bondzi-Simpson A.,Chen H.M., Komada T., Trotman-Grant A.C., Brandelli J.R., Chun J.,Beck P.L., Philpott D.J., Girardin S.E., Ho M., Johnson R.P., MacDonaldJ.A., Armstrong G.D., Muruve D.A.: Shiga toxin/lipopolysaccharideactivates caspase-4 and gasdermin D to trigger mitochondrial reactiveoxygen species upstream of the NLRP3 inflammasome. Cell Rep.,2018; 25: 1525–1536.e7
  Google Scholar
• 31. Qiu S., Liu J., Xing F.: „Hints” in the killer protein gasdermin D:Unveiling the secrets of gasdermins driving cell death. Cell DeathDiffer., 2017; 24: 588–596
  Google Scholar
• 32. Ramos-Junior E.S., Morandini A.C.: Gasdermin: A new player tothe inflammasome game. Biomed. J., 2017; 40: 313–316
  Google Scholar
• 33. Rogers C., Erkes D.A., Nardone A., Aplin A.E., Fernandes-AlnemriT., Alnemri E.S.: Gasdermin pores permeabilize mitochondria to augmentcaspase-3 activation during apoptosis and inflammasome activation.Nat. Commun., 2019; 10: 1689
  Google Scholar
• 34. Rogers C., Fernandes-Alnemri T., Mayes L., Alnemri D., CingolaniG., Alnemri E.S.: Cleavage of DFNA5 by caspase-3 during apoptosismediates progression to secondary necrotic/pyroptotic cell death.Nat. Commun., 2017; 8: 14128
  Google Scholar
• 35. Ruan J., Xia S., Liu X., Lieberman J., Wu H.: Cryo-EM structure ofthe gasdermin A3 membrane pore. Nature, 2018; 557: 62–67
  Google Scholar
• 36. Saeki N., Usui T., Aoyagi K., Kim D.H., Sato M., Mabuchi T., YanagiharaK., Ogawa K., Sakamoto H., Yoshida T., Sasaki H.: Distinctiveexpression and function of four GSDM family genes (GSDMA-D) innormal and malignant upper gastrointestinal epithelium. Genes ChromosomesCancer, 2009; 48: 261–271
  Google Scholar
• 37. Samali A., Zhivotovsky B., Jones D., Nagata S., Orrenius S.: Apoptosis:Cell death defined by caspase activation. Cell Death Differ.,1999; 6: 495–496
  Google Scholar
• 38. Sborgi L., Rühl S., Mulvihill E., Pipercevic J., Heilig R., StahlbergH., Farady C.J., Müller D.J., Broz P., Hiller S.: GSDMD membrane poreformation constitutes the mechanism of pyroptotic cell death. EMBOJ., 2016; 35: 1766–1778
  Google Scholar
• 39. Shi J., Zhao Y., Wang K., Shi X., Wang Y., Huang H., Zhuang Y., CaiT., Wang F., Shao F.: Cleavage of GSDMD by inflammatory caspases determinespyroptotic cell death. Nature, 2015; 526: 660–665
  Google Scholar
• 40. Song N., Li T.: Regulation of NLRP3 inflammasome by phosphorylation.Front. Immunol., 2018; 9: 2305
  Google Scholar
• 41. Tamura M., Tanaka S., Fujii T., Aoki A., Komiyama H., Ezawa K.,Sumiyama K., Sagai T., Shiroishi T.: Members of a novel gene family,Gsdm, are expressed exclusively in the epithelium of the skin andgastrointestinal tract in a highly tissue-specific manner. Genomics,2007; 89: 618–629
  Google Scholar
• 42. Tixeira R., Shi B., Parkes M.A., Hodge A.L., Caruso S., Hulett M.D.,Baxter A.A., Phan T.K., Poon I.K.: Gasdermin E does not limit apoptoticcell disassembly by promoting early onset of secondary necrosis inJurkat T cells and THP-1 monocytes. Front. Immunol., 2018; 9: 2842
  Google Scholar
• 43. Xia S., Ruan J., Wu H.: Monitoring gasdermin pore formation invitro. Methods Enzymol, 2019; 625: 95–107
  Google Scholar
• 44. Xiao J., Wang C., Yao J.C., Alippe Y., Xu C., Kress D., Civitelli R.,Abu-Amer Y., Kanneganti T.D., Link D.C., Mbalaviele G.: Gasdermin Dmediates the pathogenesis of neonatal-onset multisystem inflammatorydisease in mice. PLoS Biol., 2018; 16: e3000047
  Google Scholar
• 45. Yi Y.S.: Regulatory roles of the caspase-11 non-canonical inflammasomein inflammatory diseases. Immune Netw. 2018; 18: e41
  Google Scholar
• 46. Yu J., Kang M.J., Kim B.J., Kwon J.W., Song Y.H., Choi W.A., ShinY.J., Hong S.J.: Polymorphisms in GSDMA and GSDMB are associatedwith asthma susceptibility, atopy and BHR. Pediatr. Pulmonol., 2011;46: 701–708
  Google Scholar
• 47. Yuan Y.Y., Xie K.X., Wang S.L., Yuan L.W.: Inflammatory caspaserelatedpyroptosis: Mechanism, regulation and therapeutic potentialfor inflammatory bowel disease. Gastroenterol. Rep., 2018; 6: 167–176
  Google Scholar

Pełna treść artykułu