Gasdermin E and pyroptosis in cancer

Gasdermin E 和癌症焦亡

基本信息

  • 批准号:
    10583571
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 49.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-04-03 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Caspase-­3  activation  during  apoptosis  can  trigger  caspase-­3  cleavage  of  gasdermin  E  (GSDME).  The  gasdermins  (GSDM)  are  a family of proteins,  whose  cleavage  activates  inflammatory death,  called pyroptosis.  N-­terminal GSDM fragments form pores in the cell membrane that cause rapid cell death in which the cell swells,  activates and releases inflammatory cytokines and other inflammatory mediators, and eventually bursts. GSDME  cleavage converts noninflammatory apoptotic death to more rapid inflammatory pyroptotic death. GSDME is not  expressed in most cancer cell lines, is epigenetically inactivated in gastric, colorectal and breast cancer, relative  to normal  tissue, and  mutated  in  some others.  GSDME  expression  suppresses  colony  formation  in gastric  and  colorectal  cancer  and  invasivity  of  breast  cancer.  Worse  5-­year  survival  and  an  increase  in  lymph  node  metastases  are associated  with  reduced  GSDME  in  breast  cancer.  Moreover,  lack  of GSDME promotes drug  resistance in melanoma and lung cancer cell lines. We hypothesize that GSDME acts like a tumor suppressor,  that some tumor cells avoid pyroptosis by downregulating or mutating GSDME and that the switch from  apoptosis  to  pyroptosis  profoundly  affects  tumor  cell  survival,  anti-­tumor  immunity  and  response  to  chemotherapy  and  radiation.  In  preliminary  data,  cancer-­associated  GSDME  mutations  are  shown  to  be  primarily  loss  of  function  mutations.  Gsdme  knockout  in  cancer  lines  promoted  tumor  growth  while  ectopic  GSDME expression strongly inhibited tumor growth in immune competent mice. The tumor suppressive role of  GSDME  was  lost  in  immunodeficient  NOD.scid.Il2rg-­/-­  (NSG)  and  Prf1-­/-­  mice  deficient  in  perforin  and  strongly  inhibited by NK or CD8 T cell depletion. GSMDE expression by the tumor increased infiltrating, functional CD8  T  cells  and  NK  cells.  Based  on  these  data,  we  hypothesize  that  GSDME  suppresses  tumor  growth  by  recruiting  and  activating  anti-­tumor  killer  lymphocytes.  We  also  found  that  granzymes  B  and  M,  death-­ inducing proteases of killer lymphocytes, directly cleave GSDME during killer cell attack to activate pyroptosis in  a  caspase-­independent  manner,  which  is  amplified  by  caspase  activation.  We  also  hypothesize  that  direct  granzyme  cleavage  of  GSDME  in  cancer  cells  triggers  pyroptosis  and  enhances  their  anti-­tumor  immunity. Killer lymphocyte mediated death has previously been thought to be non-­inflammatory. Our goal is  to  test  these  hypotheses  and  develop  mechanistic  insights  to  understand  whether  and  how  suppression  of  GSDME  activation  of pyroptosis  in  cancer  cells  impacts oncogenesis,  drug  sensitivity  and  protective  immunity.  Our specific aims are to investigate the effect of GSDME mutation and expression on GSDME activation, lipid  binding,  oligomerization  and  pore  formation,  on  whether  cell  death  by  apoptotic  stimuli  or  killer  cells  is  inflammatory and immunogenic, and whether and how GSDME affects tumor growth, immunity and responses  to therapy in vitro and in transplanted mouse tumor models.
凋亡过程中的caspase-3激活会触发caspase-3 Gasdermin E(GSDME)的裂解。这 加油动物(GSDM)是一个蛋白质家族,其裂解激活了炎症死亡,称为凋亡。 N末端GSDM片段在细胞膜中形成毛孔,导致细胞肿胀的快速细胞死亡,其中, 激活并释放炎症细胞因子和其他炎症介质,有时会破裂。 GSDME 切割将非炎性凋亡死亡转化为更快的炎症性凋亡死亡。 GSDME不是 在大多数癌细胞系中表达,在胃,结直肠癌和乳腺癌中表观遗传灭活,相对 到正常的组织,并在其他一些组织中突变。 GSDME表达抑制胃中的菌落形成和 结直肠癌和乳腺癌的侵入性。更糟糕的5年生存率和淋巴结的增加 转移与乳腺癌中的GSDME降低有关。此外,缺乏GSDME会促进药物 黑色素瘤和肺癌细胞系的抗性。我们假设GSDME的作用像肿瘤抑制剂, 某些肿瘤细胞通过下调或突变GSDME避免了凋亡,并且从 凋亡的凋亡深刻影响肿瘤细胞的存活,抗肿瘤免疫和对 化学疗法和放射线。在初步数据中,与癌症相关的GSDME突变显示为 功能突变的主要丧失。 GSDME敲除癌品系促进了肿瘤的生长,而Ecopic GSDME表达强烈抑制免疫胜任小鼠的肿瘤生长。肿瘤抑制作用的作用 GSDME在免疫缺陷nod.scid.il2rg - / - (nsg)和prf1 - / - 小鼠中丢失了 被NK或CD8 T细胞耗竭抑制。肿瘤的GSMDE表达增加了浸润,功能CD8 T细胞和NK细胞。基于这些数据,我们假设GSDME抑制了肿瘤的生长 募集和激活抗肿瘤杀伤型淋巴细胞。我们还发现颗粒状B和M,死亡 - 诱导的杀伤型淋巴细胞的蛋白酶,在杀伤细胞攻击过程中直接清除GSDME,以激活凋亡 caspase独立的方式,通过caspase激活扩大。我们还假设这是直接的 癌细胞中GSDME的颗粒状切割会触发凋亡并增强其抗肿瘤 免疫。杀手型淋巴细胞介导的死亡以前一直认为是非炎症的。我们的目标是 测试这些假设并开发机械见解,以了解是否以及如何抑制 GSDME激活癌细胞中的凋亡会影响肿瘤生成,药物敏感性和保护性免疫。 我们的具体目的是研究GSDME突变和表达对GSDME激活,脂质的影响 结合,寡聚和孔形成,凋亡刺激或杀伤细胞的细胞死亡是 炎症性和免疫原性,以及GSDME是否影响肿瘤生长,免疫组织切和反应 在体外和移植小鼠肿瘤模型中进行治疗。

项目成果

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