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这篇综述聚焦 NLRP3 和 NLRP1 炎性小体。详细阐述二者在结构研究方面的新进展,探讨多种激活和抑制因子介导的调节步骤,对理解相关免疫反应及自身免疫疾病、癌症等发病机制意义重大,值得一读。
引言
先天免疫系统借助模式识别受体(PRRs)引发炎症反应和细胞死亡,以此应对感染、异常状况和应激状态。炎性小体通路是关键的先天免疫反应,其特征为激活炎性半胱天冬酶(如半胱天冬酶 - 1)、分泌炎性细胞因子(如白细胞介素 - 1β )以及发生细胞焦亡(pyroptosis) 。细胞焦亡由 gasdermin 膜孔和 ninjurin-1 介导的膜破裂执行。
目前,炎性小体传感器包含不同家族的蛋白质,如核苷酸结合和寡聚化结构域(NOD)样受体(NLRs)家族(例如 NLRC4、NLRP1、NLRP3 和 NLRP6)、HIN-200 家族(例如 AIM2 和 MEFV)以及由半胱天冬酶启动的非经典炎性小体。NLRP3 和 NLRP1 是两种重要的炎性小体传感器,它们各自具有多种激活因子和复杂的调节步骤。NLRP3 在髓系细胞(如树突状细胞和巨噬细胞)中高度表达,而 NLRP1 在上皮细胞和角质形成细胞中发挥作用更为人熟知 。激活后,这两种受体均形成大型多聚体复合物,与下游衔接蛋白 ASC 相互作用,招募并激活半胱天冬酶 - 1。这些蛋白质的异常功能与多种自身免疫疾病和癌症相关,如 NLRP1 的功能获得性突变是严重皮肤病的病因,NLRP3 的过度激活可见于糖尿病和痛风等慢性炎症性疾病。因此,了解这些受体的调节步骤有助于开发针对多种疾病的治疗方法。本文重点关注 NLRP3 和 NLRP1 调节机制的结构研究新进展。
非活性 NEK7 许可和自我寡聚化的 NLRP3
NLRP3 可被自身来源的分子(如 ATP、尿酸单钠晶体)和细菌毒素(如尼日利亚菌素)激活 。然而,这些不同的激活剂如何共同诱导 NLRP3 激活仍不清楚。NLRP3 包含一个 N 端 pyrin 结构域(PYD)、一个中央核苷酸结合结构域(Apaf-1、CIITA、HET-E 和 TP1(NACHT)结构域)以及一个 C 端富含亮氨酸重复序列(LRR)结构域。NACHT 结构域还可进一步细分。
NLRP1 炎性小体的多检查点调节
人类 NLRP1 含有一个功能沉默的 N 端 PYD,而小鼠 NLRP1s 则缺乏 PYD 。值得注意的是,NLRP1 在 C 端还额外具有功能发现结构域(FIIND)和半胱天冬酶募集结构域(CARD) 。FIIND 结构域由两个亚结构域 ZU5 和 UPA 组成。“功能降解” 是一种明确的激活机制,这一过程需要三个重要步骤:首先,在 FIIND 结构域的 ZU5 和 UPA 之间进行自蛋白水解。
结论
与 Toll 样受体和 NAIP/NLRC4 直接识别配体不同,NLRP3 和 NLRP1 以更间接的方式识别病原体相关分子模式(PAMPs)和损伤相关分子模式(DAMPs)诱导的异常状态。NLRP1 的功能降解机制复杂,可由多个检查点调节。然而,NACHT-LRR 部分在功能降解模型中的调节作用仍需进一步研究。尽管许多结构分析揭示了相关信息,但仍有诸多未知等待探索。