Caspase-1-assoziierte Defekte der DAMP-Erkennung - Charakterisierung der Effekte von CASP1-Mutationen in humanen Zellen und einem konditionalen Casp1-knock-in-Mausmodell
Final Report Abstract
Inflammasome sind Multiproteinkomplexe, die u. a. für die Aktivierung der proinflammatorischen Caspase-1 verantwortlich sind. Auslöser der Inflammasombildung können verschiedene danger associated molecular patterns (DAMPs) sein, die vom angeborenen Immunsystem erkannt werden und zur Aktivierung der Caspase-1 führen. Bei Patienten mit rekurrierenden Fieberepisoden wurden von uns enzymaktivitätsmindernde Mutationen im Caspase-1 kodierenden CASP1-Gen identifiziert, die signifikant häufiger bei Patienten auftraten als in einer gesunden Kontrollpopulation. Die mutierten Caspase-1 Varianten induzierten in vitro über RIP2 signifikant mehr NF-kB als die Wildtyp Caspase-1 und könnten so zur Inflammation beitragen. Das Ziel des Forschungsvorhabens war daher die Aufklärung der molekularen Mechanismen, die zur Manifestation des autoinflammatorischen Phänotyps bei den Patienten führen. Insbesondere wurden (1) Effekte der mutierten Caspase-1 bei der Regulierung von ER-Stress in lymphoblastoiden Zellen (LCL) von Patienten und gesunden Probanden untersucht. Zum anderen wurden (2) Caspase-1 abhängige Membranreparatur-mechanismen, die durch porenformende Toxine induziert werden, analysiert. Darüber hinaus wurde (3) die Rolle der mutierten Caspase-1 in einem konditionalen knock-in Mausmodell in einem kompletten Organismus charakterisiert. Es zeigte sich, dass ER-Stress in Patienten LCL unabhängig von der reduzierten enzymatischen Aktivität der Caspase-1 und auch unabhängig von der Scaffold Funktion des enzymatisch inaktiven Caspase-1 Proteins war. Auch in den hier untersuchten Porin-induzierten Membranreparaturmechanismen spielte weder die Expressionshöhe der Caspase-1 noch die Expression der Caspase-1 Varianten mit verringerter enzymatischer Aktivität eine entscheidende Rolle. Die Effekte der enzymatisch inaktiven Caspase-1 wurden daher in einem Knock-in Mausmodell charakterisiert. Es konnte klar gezeigt werden, dass in vivo unter proinflammatorischen Bedingungen (intraperitoneale LPS Stimulation) enzymatisch inaktive Caspase-1C284A RIP2 getriggerte NF-κB Aktivierung auslöst, die TNF-α vermittelte Inflammation hervorruft. Im Tiermodell konnte die proinflammatorische Wirkung der enzymatisch inaktiven Caspase-1 durch Blockade des Zytokins TNF-α vollständig aufgehoben werden. Dies könnte in Zukunft therapeutische Implikationen für Patienten mich CASP1 Mutationen haben.
Publications
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