Gasdermin D (GSDMD) jest protein koji je kod ljudi kodiran genom GSDMD sa q kraka hromosoma 8. Pripada porodici gasdermina koja je konzervirana među kičmenjacima i sastoji se od šest članova kod ljudi, GSDMA, GSDMB, GSDMC, GSDMD, GSDME (DFNA5) i DFNB59 (Pejvakin). Članovi porodice gasdermina eksprimirani su u različitim tipovima ćelija uključujući epitelne i imunske ćelije. Predloženo je da GSDMA, GSDMB, GSDMC, GSDMD i GSDME deluju kao tumorski supresori.
Aminokiselinska sekvenca Dužina polipeptidnog lanca je 484 aminokiseline, a molekulska težina 52 801 Da.
1020304050 MGSAFERVVRRVVQELDHGGEFIPVTSLQSSTGFQPYCLVVRKPSSSWFW KPRYKCVNLSIKDILEPDAAEPDVQRGRSFHFYDAMDGQIQGSVELAAPG QAKIAGGAAVSDSSSTSMNVYSLSVDPNTWQTLLHERHLRQPEHKVLQQL RSRGDNVYVVTEVLQTQKEVEVTRTHKREGSGRFSLPGATCLQGEGQGHL SQKKTVTIPSGSTLAFRVAQLVIDSDLDVLLFPDKKQRTFQPPATGHKRS TSEGAWPQLPSGLSMMRCLHNFLTDGVPAEGAFTEDFQGLRAEVETISKE LELLDRELCQLLLEGLEGVLRDQLALRALEEALEQGQSLGPVEPLDGPAG AVLECLVLSSGMLVPELAIPVVYLLGALTMLSETQHKLLAEALESQTLLG PLELVGSLLEQSAPWQERSTMSLPPGLLGNSWGEGAPAWVLLDECGLELG EDTPHVCWEPQAQGRMCALYASLALLSGLSQEPH
Struktura
thumb|Struktura C-terminalnog domena GSDMD
Struktura GSDMD pune dužine sastoji se od dva domena, 31 kDa N-terminalnog (GSDMD-N) i 22 kDa C-terminalnog (GSDMD-C) domena, odvojenih linkerskim regionom. GSDMD-C se može podijeliti na četiri poddomena i sastoji se od 10 α-heliksa i dva β-niza, formirajući kompaktni globulasti nabor. Heliks povezivača kontaktira dva spiralna ponavljanja koja se sastoje od četiri-heliksna snopa. Srednji domen se sastoji od antiparalelnog β-lanca i kratkog α-heliksa. Prva fleksibilna petlja GSDMD-C, koja se nalazi između GSDMD-N i heliksa povezivača, rasteže se i ubacuje u džep GSDMD-N, stabilizirajući konformaciju proteina pune dužine. GSDMD-N forms large transmembrane pores composed of 31 to 34 subunits that allow the release of interleukin-1 (IL-1) family cytokines and drive pyroptosis.
Funkcija
Nekoliko sadašnjih studija je otkrilo da GSDMD služi kao specifičan supstrat upalnih kaspaza (kaspaza-1, -4, -5 i -11) i kao efektornu molekulu za lizni i visoko upalni oblik programirane ćelijske smrti poznat kao piroptoza. Dakle, GSDMD je suštinski posrednik odbrane domaćina od mikrobnih infekcija i signala opasnosti. Aktivnost stvaranja pora, produkta cijepanja N-terminala uzrokuje oticanje ćelija i lizu kako bi se spriječilo da se unutarćelijski patogeni replicirajui, a potrebna je za oslobađanje citoplazmatskog sadržaja kao što je upalni citokin interleukin-1β (IL-1β) u vanćelijski prostor da regrutuje i aktivira imunske ćelije na mestu infekcije. GSDMD ima dodatnu potencijalnu ulogu antimikrobnog vezivanjem za kardiolipin (CL) i formiranje pora na bakterijskim membranama.
Autoinhibicija
U normalnim uslovima, GSDMD pune dužine je neaktivan jer linkerska petlja između N-terminalnih i C-terminalnih domena stabilizuje ukupnu konformaciju proteina pune dužine i omogućava GSDMD-C da se savije i automatski inhibira GSDMD-N od izazivanja piroptoze. Nakon interdomenskog cijepanja upalnim kaspazama, oslobađa se autoinhibicija i pokreće se GSDMD-N citotoksičnost.
Aktivacija
GSDMD se može otcijepiti i aktivirati upalnim kaspazama i kanonskim i nekanonskim piroptotskim putem.
Kanonski inflamasomski put
Kaspaza-1, konzervirana u kičmenjacima, uključena je u kanonski put i aktivirana je kanonskim inflamasomeima kao što su inflamasomi NLRP3 i NLRC4, koji su multiproteinski kompleksi koji se formiraju nakon prepoznavanja specifičnih upalnih liganda zvanih molekulski obrasci povezani s patogenom (PAMP) i molekulskii obrasci povezani s oštećenjem (DAMP) u citosolu od strane NOD-likih receptora (NLR). Primjeri uključuju bakterijski sistem za izlučivanje tipa 3 (T3SS) proteinskih štapića i flagelin, koji su moćni aktivatori NLRC4 inflamasoma, i bakterijski toksin nigericin aktivira NLRP3 inflamasom.
Nekanonski inflamasomski put
Kaspaza-11 kod miševa i njeni ljudski homolozi kaspaza-4 i -5 uključeni su u nekanonski put i aktiviraju se direktnim vezivanjem citosolnog lipopolisaharida (LPS) koji luče gram-negativne bakterije.
Nakon aktivacije ovih kaspaza, GSDMD prolazi kroz proteolitsko cijepanje na Asp-275, što je dovoljno za pokretanje piroptoze.
Mehanizam
Nakon proteolitSkog cijepanja, GSDMD-C ostaje u citosolu, dok se N-terminalni proizvod cijepanja lokalizira na plazmamembranu sidrenjem za membranske lipide. GSDMD-N snažno stupa u interakciju sa fosfatidilinozitol 4-fosfatom [PI(4)P] i fosfatidilinozitol 4,5-bisfosfatom [PI(4,5)P] na unutrašnjem listiću ćelijske membrane sisara , kroz interakcije naboj-naboj između negativno nabijenih grupa glava PI i pozitivno nabijene površine na GSDMD-N izložene nakon cijepanja. Stoga je kolateralno oštećenje tkiva tokom infekcije svedeno na najmanju moguću mjeru jer vanćelijskom vanjskom listiću nedostaje PI. Vezivanje lipida omogućava GSDMD-N da se ubaci u lipidni dvosloj i inducira oligomerizaciju visokog reda unutar membrane, formirajući opsežne pore sa približno 16 podjedinica i unutrašnjim prečnikom od 10-14 nm. osmotski potencijal je poremećen formiranjem pora, što dovodi do bubrenja i lize ćelija, morfoloških obilježja piroptoze. Pore takođe služe kao kanali za izlučivanje proteina koji olakšavaju lučenje upalnih citokina za brzi urođeni imunski odgovor. GSDMD-N se također može podvrgnuti citoplazmatskoj distribuciji i selektivno vezati za CL na unutrašnjim i vanjskim listićima unutarćelijskih bakterijskih membrana, ili se može izlučiti iz piroptotskih ćelija kroz pore u vanćelijski milje da cilja i ubije vanćelijskee bakterije.
Klinički značaj Piroptoza, koja se sada može definirati kao posredovana gasderminom nekrozna ćelijska smrt, djeluje kao imunska odbrana protiv infekcije. Stoga, neuspjeh u ekspresiji ili cijepanju GSDMD-a može blokirati piroptozu i poremetiti sekreciju IL-1β, te na kraju ne može ukloniti replikativnu nišu unutarćelijskih bakterija. Mutacija GSDMD-a povezana je sa raznim genetičkim bolestima i ljudskim kancerima, uključujući mozak, dojke, pluća, mokraćnu bešiku, vrat maternice, kožu, usnu šupljinu, ždrijelo, debelo crijevo, jetru, cekum, želudac, karcinom gušterače, prostate, jednjaka, glave i vrata, hematološki karcinom, karcinom štitnjače i materice. Nedavno su studije otkrile da smanjenje regulacije GSDMD podstiče proliferaciju karcinoma želuca zbog neuspjeha da se inaktivira ERK 1/2, STAT3 i PI3K/AKT puteve, koji su uključeni u preživljavanje ćelija i progresiju tumora. Međutim, sepsa i smrtonosni sepsni šok mogu biti rezultat prekomjerne aktivacije piroptoze.
Gasdermin D također ima ključnu ulogu u razvoju i napredovanju MDS-a povezanog s upalom, gasdermin D nokaut značajno produžava preživljavanje u MDS mišjem modelu. Kritična uloga GSDMD-a u formiranju pora tokom piroptoze pruža novi put za budući razvoj lijekova za liječenje upalnih autoupalnih stanja, sepse i sepsnog šoka.
Interakcije
GSDMD-N je pokazao interakciju sa: fosfatidilinozitol 4-fosfat fosfatidilinozitol (4,5)-bisfosfat fosfatidilinozitol 3-fosfat fosfatidilinozitol 5-fosfat fosfatidilinozitol (3,4)-bisfosfat fosfatidilinozitol (3,5)-bisfosfat fosfatidilinozitol (3,4,5)-trisfosfat fosfatidna kiselina fosfatidilserin fosfatidiletanolamin kardiolipin
Također pogledajte Piroptoza Inflamasom GSDMA GSDMB GSDMC DFNA5 Kaspaze Kaspaza-1 Kaspaza-4 Kaspaza-5 Kaspaza-11 Interleukin-1β
Reference
Dopunska literatura
Kategorija:Geni na hromosomu 8 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika