CDC42 активирует пирин по новому механизму
Три научные группы независимо друг от друга выявили новый путь активации пирина — белка инфламмасом, мутации в гене которого связаны с аутовоспалительными заболеваниями, такими как периодическая болезнь. Этот путь взаимодействует с регулятором клеточного цикла CDC42, который связывается с С-концевым доменом пирина и активирует его наряду с известным RhoA-зависимым механизмом. Статьи и комментарий экспертов опубликованы в журнале Science Immunology. Об этом сообщает издание N + 1.
Пирин, кодируемый геном MEFV, является паттерн-распознающим рецептором, который реагирует на патогенные нарушения клеточных сигналов. При активации пирин формирует инфламмасомы, состоящие из него, белка PYCARD и каспазы-1. Сборка инфламмасомы активирует каспазу-1, что приводит к созреванию интерлейкина-1β и интерлейкина-18, а также расщеплению гасдермина D, вызывая пироптоз и высвобождение воспалительных цитокинов.
В покое активная ГТФаза RhoA активирует киназы N1 и N2, которые фосфорилируют пирин, что приводит к его связыванию с белками 14-3-3 и инактивации. При инактивации RhoA бактериальными токсинами или другими стимулами происходит активация пирина и сборка инфламмасом. Мутации MEFV с приобретением функций снижают порог активации пирина, что приводит к аутовоспалительным заболеваниям, включая периодическую болезнь. Многие такие мутации находятся в С-концевом домене пирина B30.2, функции которого до сих пор не были известны.
Ёситака Хонда из Киотского университета и его коллеги проанализировали in vitro варианты MEFV из базы данных Infevers. Они охарактеризовали 265 миссенс-вариантов этого гена и выявили ранее неизвестные патогенные варианты. Часть из них, обладая сильными функциональными эффектами и будучи редкими в популяции, локализованы в домене B30.2. Эксперименты с клеточными культурами показали, что пирин может активироваться и формировать агрегаты при ингибировании каспаз N1 и N2, что указывает на механизм, независимый от RhoA и домена PYD, и эта активация усиливается при мутациях B30.2.
При нокауте гена Rho ГТФазы CDC42, участвующей в регуляции клеточного цикла, активация пирина не происходила. Авторы обнаружили, что мутация CDC42R186C, обеспечивающая аберрантное пальмитоилирование, также приводит к накоплению пирина на аппарате Гольджи. Эксперименты с химерными вариантами CDC42 подтвердили, что форма этого белка, связанная с клеточными мембранами, регулирует внутриклеточный транспорт пирина и его агрегацию при формировании инфламмасом независимо от ГТФазной активности. Моделирование с использованием AlphaFold 3 выявило связывающиеся домены B30.2 пирина и CDC42.
Сет Мастерс из Университета Монаша и его коллеги идентифицировали вариант CDC42M45L у членов семьи с аутовоспалительным заболеванием. Эксперименты с трансгенными клетками показали, что этот вариант обладает повышенной гидрофобной аффинностью к пирину и способствует активации инфламмасом. Исследователи продемонстрировали, что CDC42 связывается с доменом B30.2 пирина, и моделирование подтвердило критическую роль метионина в 45 положении CDC42.
Жером Делон из Университета Париж-Сите и его коллеги идентифицировали у шести пациентов гетерозиготный вариант CDC42T43I. Он не влиял на локализацию CDC42, но обеспечивал повышенную гидрофобную аффинность к пирину, усиливая активацию инфламмасом. Эксперименты показали, что замена треонина в 43 положении CDC42 другими аминокислотами влияет на степень активации пирина. Моделирование указало, что замена треонина на изолейцин усиливает связывание с доменом B30.2 пирина, что способствует активации инфламмасом и пироптозу.
Таким образом, полученные данные показывают, что CDC42 связывается с доменом B30.2 пирина и активирует его независимо от RhoA и домена PYD. Эти механизмы могут дополнять друг друга, усиливая агрегацию пирина и формирование инфламмасом. Мутации в домене B30.2 пирина и связывающемся с ним домене CDC42 повышают аффинность этих белков друг к другу, что приводит к развитию пирин-ассоциированных аутовоспалительных заболеваний.
