Inflamação mediada por Inflammasome é um componente crítico da defesa contra organismos patogénicos1, mas também está subjacente a etiologia de muitas doenças2. A resposta inflamatória a uma ampla gama de infecções é acionada através da detecção citosólica do patógeno associado padrões moleculares (PAMPs) ou danos associados a padrões moleculares (represas). Receptores de reconhecimento padrão (PRR), incluindo membros da família de NOD-like receptor (NLR), oligomerize na detecção destes PAMPs e represas. Isto provoca a formação de um complexo de proteína multi denominado o inflammasome, que contém o PRR, a adaptador da proteína associada a apoptose grão-como contendo um domínio C-terminal de caspase-recrutamento (cartão) (ASC) e a pro-forma de caspase-13,4. Este complexo permite induzida por proximidade autoativação de caspase-1. Ativa a caspase-1, em seguida, leva a um conjunto de eventos que são característicos da pyroptosis de caminho de morte celular inflamatória. Estes eventos incluem: a clivagem e liberação das citocinas IL-1 β e IL-18, exocitose lisossomo com lançamento de conteúdo lisossomal no espaço extracelular, condensação nuclear e gasdermin D clivagem. O domínio N-terminal lançado de gasdermin D insere-se na membrana plasmática, formando poros que causam a ruptura da membrana plasmática e liberação do conteúdo inflamatório, além de tirar um nicho protetor para patógeno replicação5, 6 , 7.
Aqui, focalizamos o inflammasome NLRP3 bem estudado. A ativação do inflammasome NLRP3 ocorre através de um processo de duas etapas8. O primeiro passo "escorva" ocorre através do reconhecimento por receptores do tipo Toll (TLR) de um produto microbiano. Isto é replicado no cenário de laboratório usando LPS para estimular TLR4. Esta estimulação upregulates NLRP3 e pro-IL-1 β através de sinalização do NF-kB. Escorva adicionalmente licenças NLRP3 através de mecanismos não-transcriptional induzindo sua deubiquitination9,10 e fosforilação ou desfosforilação de resíduos específicos de11,12.
O segundo sinal para ativação NLRP3 é pensado para envolver fatores mitocondriais, espécies reativas de oxigênio, efluxo de potássio e cálcio, sinalização, apesar de um mecanismo unificador para ativação NLRP3 permanece elusiva8. NLRP3 ativado oligomerizes através de interações entre seus domínios NACHT e recrutas ASC através da ligação dos domínios pyrin (PYD)13. Em cada célula, estes complexos macromoleculares formam um único foco microscopicamente visível. ASC foi originalmente identificada como uma proteína KDa 22 que forma uma "mancha" durante a apoptose de células de leucemia humana e chamada apoptose-grão, como proteína associada contendo um cartão14. Mais tarde foi determinado que o ASC recrutas pro-caspase-1 através da interação do cartão da ASC com o cartão de pro-caspase-1, formando a inflammasome15.
Nem todos os NLRs exigem a presença de ASC para induzir a ativação de caspase-1. Ao contrário de NLRP3, NLRC4 e NLRP1b têm cartão domínios e diretamente podem recrutar pro-caspase-1 através de interações de cartão-cartão para induzir a ativação de caspase-1. Na ausência de ASC, ativa a caspase-1 permanece difusa por todo o citosol e não forma um único foco. Este ativo difusa caspase-1 é suficiente para induzir a morte celular de pyroptotic, mas é incapaz de processar a pro-IL-1 β13,16.
Neste manuscrito, discutiremos duas maneiras de avaliar a ativação de inflammasome. O primeiro usa a atividade fluorescente sonda, FAM-YVAD-FMK, que vincula a caspase-1 família de proteases. Esta família inclui caspase-1, mas também do mouse caspase-11 e caspase-4 humano e caspase-5. Usando os macrófagos de camundongos deficientes de caspase-1/11 em todos os experimentos, será abordada a especificidade da sonda. Esse método pode ser combinado com anticorpo rotulagem de inflammasome componentes, que também descreveremos. Visualização microscópica permite a identificação de células individuais contendo ativa a caspase-1 e oligomerized ASC. Usando esse método, os pesquisadores poderão determinar onde na cascata da formação inflammasome suas manipulações da célula hospedeira ou o organismo patogénico em estudo tem um efeito. Por exemplo, pode-se distinguir se uma determinada intervenção impede que o recrutamento de ASC para o NLRP3 complexo ou metas a subsequente recrutamento e ativação de caspase-117. Examinar os resultados da ativação de caspase-1 como a secreção de IL-1 β não seria capaz de distinguir entre estas duas possibilidades. Além disso, a secreção de IL-1 β poderia ser alterada sem alterar a capacidade de células para ativar caspase-1 e submeter-se pyroptotic célula morte16.
O segundo método mede a liberação de lactato desidrogenase (LDH) na célula de sobrenadante, que ocorre durante a lise de macrófagos pyroptotic seguindo a ativação de caspase-1, conforme descrito acima. Este segundo método é uma abordagem baseada na população, como a liberação de LDH em todo o bem é medida. Esta abordagem simples permite a análise rápida (30 minutos de tempo de incubação) das amostras para determinar se há morte celular mediada por caspase-1 e pode ser executada em um formato de placa de 96 poços.
Esses métodos são complementares, cada um com diferentes vantagens e ambos são facilmente passível de modificações. Por exemplo, tratamento de macrófagos com compostos alvo peso molecular pequeno antes da estimulação inflammasome pode ser usado para investigar o papel de certo proteínas podem ter sobre como controlar respostas inflamatórias.