EST12結合巨噬細胞中活化的C激酶1(RACK1)的受體,以及EST12-RACK1復合體募集去泛素化酶UCHL5來促進NLRP3的K48連接去泛素化,隨后導致NLRP3–caspase-1 / 11–GSDMD–interleukin-1β(IL-1β)免疫過程。EST12晶體結構的分析表明,氨基酸Y80充當RACK1的關鍵結合位點。缺乏EST12的菌株(H37RvΔEST12)在體外和體內對M.tb感染表現出更高的敏感性。這些結果提供了第一個證據,證明RACK1充當病原體的內源宿主感應蛋白,并且EST12-RACK1誘導的細胞焦亡在M.tb誘導的免疫中起關鍵作用。
由結核分枝桿菌(M.tb)引起的結核病(TB),是全世界傳染病致死的主要原因。世界衛生組織報告說,2018年全世界約有1000萬新結核病病例,全球約四分之一的人口感染了結核分枝桿菌。一種基于牛分枝桿菌減毒活株的BCG疫苗,是唯一可用的結核病疫苗,但在成年人中對結核病的保護作用有限。由于當前缺乏有效的疫苗,廣泛的耐藥性以及有毒化學治療劑的副作用,因此進一步研究以了解宿主與分枝桿菌在免疫應答中的相互作用至關重要。
巨噬細胞是感染期間M.tb的主要細胞生態位。M.tb在急性和慢性或潛伏感染期間通過多種策略誘導巨噬細胞保護性免疫應答和免疫逃逸。 Gasdermin D(GSDMD)可介導稱為裂解的調節性裂解細胞焦亡模式,被鑒定為鼠caspase-1和caspase-11以及人caspase-1,caspase-4和caspase-5的底物。
細胞焦亡是由caspase-1切割的GSDMD(N末端片段)介導的促炎性程序性細胞死亡,它與膜結合形成膜孔并促進促炎性介質(尤其是IL-1β)的釋放。 GSDMD和Gasdermin E(GSDME)是caspase激活下游的兩個細胞焦亡的效應子,GSDME被caspase-3特異性裂解,在人和鼠細胞中均誘導了細胞焦亡。最近的研究報道,細胞焦亡是先天性免疫反應的重要組成部分,并且在消除病原體感染和內源性風險信號中起著重要作用。但是,尚未研究缺乏GSDMD或其他gasdermin蛋白的小鼠對傳染原,尤其是M.tb的敏感性。
比較基因組分析已鑒定出BCG缺失的100多個編碼序列,但存在于M.tb復雜特異性基因組缺失區(RDs)的強毒株中,命名為RD1至RD16。最近的證據表明,RDs可能編碼潛在的新功能抗原,對TB免疫和發病機理很重要。但是,迄今為止,大多數RD編碼蛋白的功能尚未開發。因此,重要的是研究RD編碼蛋白增加TB免疫力的功能。
在這里,研究人員從M.tb H37Rv RD編碼蛋白中篩選并鑒定了與巨噬細胞焦亡相關的蛋白。該研究發現了RD3編碼的分泌蛋白Rv1579c,對巨噬細胞具有實質性的光化學作用,但對T細胞的作用有限或沒有作用。Rv1579c(分子量:12 kDa,命名為EST12)及其關鍵氨基酸Y80直接與激活的C激酶1(RACK1)的受體相互作用,并觸發巨噬細胞的細胞焦亡。
缺乏EST12的菌株(H37RvΔEST12)在體外和體內對M.tb感染表現出更高的敏感性。該研究的數據表明,EST12-RACK1相互作用激活了NLRP3(含有NACHT,LRR和PYD域的蛋白質3)–caspase-1 / 11–GSDMD–interleukin-1β(IL-1β)免疫過程,并在中M.tb誘導的免疫力起關鍵作用。該研究強調了M.tb-EST12在激活宿主免疫反應以增加分枝桿菌清除率中的作用。