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Jul 26, 2023

Base strutturale per la formazione dei pori GSDMB e il suo targeting da parte di IpaH7.8

Nature volume 616, pages

Natura volume 616, pagine 590–597 (2023) Citare questo articolo

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I gasdermini (GSDM) sono proteine ​​che formano pori che svolgono un ruolo critico nella difesa dell'ospite attraverso la piroptosi1,2. Tra i GSDM, il GSDMB è unico grazie al suo distinto profilo di legame lipidico e alla mancanza di consenso sul suo potenziale piroptotico3,4,5,6,7. Recentemente, è stato dimostrato che GSDMB esibisce un'attività battericida diretta attraverso la sua attività di formazione di pori4. Shigella, un enteropatogeno intracellulare adattato all'uomo, elude questa difesa dell'ospite mediata da GSDMB secernendo IpaH7.8, un effettore di virulenza che innesca la degradazione proteasomica dipendente dall'ubiquitinazione di GSDMB4. Qui riportiamo le strutture di microscopia elettronica criogenica del GSDMB umano in complesso con Shigella IpaH7.8 e il poro GSDMB. La struttura del complesso GSDMB-IpaH7.8 identifica un motivo di tre residui caricati negativamente in GSDMB come determinante strutturale riconosciuto da IpaH7.8. Umano, ma non topo, il GSDMD contiene questo motivo conservato, che spiega la specificità della specie di IpaH7.8. La struttura dei pori GSDMB mostra il linker interdominio regolato dallo splicing alternativo in GSDMB come regolatore della formazione dei pori GSDMB. Le isoforme GSDMB con un linker interdominio canonico mostrano un'attività piroptotica normale mentre altre isoforme mostrano un'attività piroptotica attenuata o assente. Nel complesso, questo lavoro fa luce sui meccanismi molecolari del riconoscimento e del targeting di Shigella IpaH7.8 dei GSDM e mostra un determinante strutturale nel GSDMB critico per la sua attività piroptotica.

Le proteine ​​Gasdermin (GSDM) sono costituite da un dominio N-terminale di formazione dei pori (GSDM-N), un dominio autoinibitorio C-terminale (GSDM-C) e un collegamento interdominio7,8,9,10,11,12,13,14 ,15. Il GSDMB umano ha più isoforme di splicing (isoforme 1–6, Q8TAX9; UniProt) che variano nei loro linker interdominio. Le isoforme 1, 4 e 6 contengono linker interdominio "canonici" mentre le isoforme 2 e 3 contengono linker troncati e l'isoforma 5 comprende solo il dominio C-terminale16. Sebbene il fatto che GSDMB induca la piroptosi rimane controverso, uno studio recente ha dimostrato che GSDMB prende di mira preferenzialmente la membrana batterica e limita la crescita microbica e la diffusione direttamente durante l'infezione4,13. Questo processo, tuttavia, viene sovvertito da Shigella, un batterio Gram-negativo altamente infettivo che causa gastroenterite acuta17, attraverso la sua proteina effettrice secreta, IpaH7.8 (rif. 4). Sorprendentemente, IpaH7.8 lega anche GSDMD oltre a GSDMB. Tuttavia, IpaH7.8 ubiquitina solo nell'uomo, ma non nel topo, GSDMD18, il che potrebbe essere correlato al fatto che gli esseri umani e i primati non umani sono i serbatoi naturali di Shigella mentre i topi non lo sono19. I meccanismi molecolari del motivo per cui GSDMB funziona distintamente dagli altri GSDM nell'indurre la piroptosi e come GSDMB e GSDMD umano sono specificamente riconosciuti da Shigella IpaH7.8 sono sconosciuti.

Per comprendere come GSDMB viene riconosciuto da Shigella IpaH7.8, abbiamo determinato la struttura al microscopio elettronico criogenico (crio-EM) del GSDMB umano (isoforma 1, Q8TAX9-1) in complesso con Shigella flexneri IpaH7.8 con una risoluzione complessiva di 3,8 Å (Dati estesi Fig. 1 e Tabella dati estesi 1). La struttura mostra un complesso 1: 1 con il dominio IpaH7.8-LRR che si lega a GSDMB-N (Fig. 1a,b). IpaH7.8-LRR si organizza in una struttura di solenoide leggermente curva contenente nove motivi LRR ricoperti da due eliche α N-terminali (α1 e α2) e un'elica α4 C-terminale, insieme a un filamento β10 parallelo che aumenta direttamente la β -foglio di LRR (Fig. 1c). L'architettura complessiva di IpaH7.8-LRR è molto simile alle strutture precedentemente riportate dei domini LRR in IpaH1.4 e IpaH3 (rif. 20,21) (Fig. 1d). La densità del dominio NEL C-terminale IpaH7.8 non è visibile sulla mappa, probabilmente a causa della sua flessibilità nel complesso, consentendo l'ubiquitinazione di più lisine in GSDMB4 (Dati estesi Fig. 1c).

a, Schemi di dominio di IpaH7.8 e GSDMB. I confini del dominio sono etichettati. b, Struttura generale del complesso GSDMB-IpaH7.8 in due viste. Il dominio LRR in IpaH7.8 e i domini GSDMB-N e -C-terminali sono colorati come in a. c, diagramma a nastro che mostra la struttura del dominio IpaH7.8-LRR. d, Sovrapposizione di IpaH7.8-LRR (salmone) sui domini LRR IpaH1.4 (giallo; PDB: 7V8H) e IpaH3 (ciano; PDB: 3CVR). e, Struttura generale di GSDMB (a sinistra) e sovrapposizione delle strutture di GSDMB e del mouse GSDMA3 (PDB: 5B5R) (a destra). Il filamento β4 nel topo GSDMA3 non è osservato nella struttura GSDMB. Domini N- e C-terminali GSDMA3 colorati rispettivamente in marrone e grigio. f, Vista ravvicinata dell'interfaccia tra l'elica α4 GSDMB-N-terminale e GSDMB-C. GSDMB-C è mostrato come potenziali elettrostatici e l'elica α4 GSDMB-N-terminale come un cartone animato, con i residui idrofobici coinvolti nell'interazione mostrati come bastoncini. NT, dominio N-terminale; CT, dominio C-terminale.