Structural and mechanistic elucidation of non-canonical inflammasome signaling
非典型炎症小体信号传导的结构和机制阐明
基本信息
- 批准号:10179803
- 负责人:
- 金额:$ 41万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-03-17 至 2026-02-28
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AdultBacterial InfectionsBindingBiochemicalBiological ProcessC-terminalCASP1 geneCaspaseCatalytic DomainCause of DeathCell DeathCell membraneChildCleaved cellCommunicable DiseasesComplexCryoelectron MicroscopyDiseaseElectron MicroscopyElementsEndotoxinsFilamentFutureGoalsGram-Negative BacteriaHumanImmunologic SurveillanceIn VitroInfectionInflammasomeInflammatoryInterventionKnowledgeLigand BindingLigandsLipidsLipopolysaccharidesMass Spectrum AnalysisMembraneModelingMolecularMultiprotein ComplexesMusMutagenesisN-terminalNewborn InfantOxidesPatientsPhasePhospholipidsPlayProcessResearchResolutionRoleSepsisSequence AlignmentSignal PathwaySignal TransductionSiteStructureTestingTherapeuticVDAC1 geneVariantX-Ray Crystallographybasebiophysical propertiesdesigndrug developmentexperienceexperimental studyimprovedin vivoinflammatory markerinsightmicrobialnovel strategiesnovel therapeutic interventionprogramsreceptorreconstitutionrecruitsensorseptic patientstrial design
项目摘要
Project Summary/Abstract
Caspase-4/-5/-11 non-canonical inflammasomes have been known to play pivotal roles in various inflammatory
and infectious diseases, such as sepsis. Current studies demonstrate that caspase-4/-5/-11 are activated by
directly sensing intracellular microbial infections, such as lipopolysaccharide (LPS, also known as endotoxin), or
endogenous products, such as oxidized phospholipids (e.g., OxPAPC), through their N-terminal caspase
activation and recruitment domains (CARDs) and C-terminal catalytic domains, respectively. However, the
molecular mechanisms of how caspase-4/-5/-11 recognize their ligands and how caspase-4/-5/-11 are activated
upon binding ligands remain unknown. In this proposal, we aim to elucidate the structural basis of non-canonical
inflammasome signaling by characterizing the interactions between caspase-4/-5/-11 and ligands - LPS and
OxPAPC, and determining the high-resolution structures of caspase/-4/-5/-11 in complex with ligands. Our
structural findings will provide new therapeutic strategies for sepsis and other non-canonical inflammasome-
associated diseases. We propose three specific aims to achieve our goal: 1) Biochemical characterization of the
interactions between caspase-4/-5/-11 and LPS-including the identification of the essential structural elements
in the LPS molecule and key residues on caspase-4/-5/-11 CARDs that are required for caspase-4/-5/-11
activation; 2) Determine high-resolution structures of caspase-4/-5/-11 CARDs both in their inactive form and in
complex with LPS; 3) Characterize the interactions between caspase-4/-11 and OxPAPC, and determine the
high resolution structures of caspase-4/-11 catalytic domains in complex with OxPAPC. We will pursue these
aims using cutting-edge experimental approaches including biochemical and biophysical characterization, X-ray
crystallography, mass spectrometry, electron microscopy, and cellular experiments. The proposed studies will
significantly expand our current knowledge on the mechanisms of non-canonical inflammasome signaling, and
provide rationale and a structural basis for designing novel strategies to control the activation of the non-
canonical inflammasome for better treatment of related diseases.
项目概要/摘要
Caspase-4/-5/-11 非典型炎症小体已知在多种炎症中发挥关键作用
和传染病,例如败血症。目前的研究表明 caspase-4/-5/-11 被激活
直接感测细胞内微生物感染,例如脂多糖(LPS,也称为内毒素),或
内源性产物,例如氧化磷脂(例如 OxPAPC),通过其 N 端半胱天冬酶
分别是激活和招募结构域 (CARD) 和 C 端催化结构域。然而,
caspase-4/-5/-11 如何识别其配体以及 caspase-4/-5/-11 如何被激活的分子机制
结合配体的情况仍然未知。在这个提案中,我们的目标是阐明非规范的结构基础
通过表征 caspase-4/-5/-11 和配体(LPS 和)之间的相互作用来研究炎症小体信号传导
OxPAPC,并确定 caspase/-4/-5/-11 与配体复合物的高分辨率结构。我们的
结构发现将为脓毒症和其他非典型炎症小体提供新的治疗策略
相关疾病。我们提出了三个具体目标来实现我们的目标:1)
caspase-4/-5/-11 和 LPS 之间的相互作用 - 包括基本结构元件的鉴定
LPS 分子中以及 caspase-4/-5/-11 CARD 上 caspase-4/-5/-11 所需的关键残基中
激活; 2) 确定 caspase-4/-5/-11 CARD 的非活性形式和非活性形式的高分辨率结构
与 LPS 复合; 3)表征caspase-4/-11和OxPAPC之间的相互作用,并确定
与 OxPAPC 复合的 caspase-4/-11 催化结构域的高分辨率结构。我们将追求这些
目标是使用尖端的实验方法,包括生物化学和生物物理表征、X 射线
晶体学、质谱、电子显微镜和细胞实验。拟议的研究将
显着扩展了我们目前对非典型炎症小体信号传导机制的了解,并且
为设计控制非激活的新策略提供理论基础和结构基础
规范炎症小体,以更好地治疗相关疾病。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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