Journal Club IBA: Guiando a montagem e ativação do Inflamassoma de NLRP3

       Quando a gente compra um aparelho novo, daqueles que sempre sonhou em comprar, dá até preguiça de ler o manual para saber como é que se monta. Queremos logo é ver funcionando. Mas, via de regra, precisamos nos comportar e ler atentamente o manual, que contém informações de como o aparelho deverá ser montado, como as peças se encaixam (inclusive a ordem delas) e principalmente a voltagem, para assim garantirmos seu correto funcionamento. Por incrível que pareça, essa "ordem de montagem" também acontece com complexos multiproteicos intracelulares, como é o caso dos inflamassomas.

       Os inflamassomas são um grupo de complexos proteicos que reconhecem diversos estímulos indutores de inflamação (como sinais microbianos, de estresse e de dano celular) que são classificados com PAMPs (pathogen-associated molecular patterns) e DAMPs (damage-associated molecular patterns) e que controlam a produção de importantes citocinas pro-inflamatórias, como IL-1β e IL-18. Um dos inflamassomas mais bem estudados é o de NLRP3, que possui capacidade de reconhecer diversos estímulos derivados de patógenos, agentes cristalinos e de estresse celular (Schroder & Tschopp, 2010; Tschopp & Schroder, 2010). Mas, como podem todos esses estímulos ativar uma mesma via? Será que todos culminam numa molécula em comum para ativar NLRP3?

            Em trabalhos publicados no ano passado, fenômenos associados ao estresse celular (lise lisossomal, efluxo de K⁺ e consequente produção de espécies reativas de oxigênio (ROS)), decorrentes do estímulo com os diferentes ativadores de NRLP3, deixaram claras evidências de que a mitocôndria desempenha um papel central na ativação do inflamassoma de NRLP3. Com isso, Shimada e colaboradores evidenciaram que os sinais que iniciam a apoptose são necessários para que a ativação do NRLP3 ocorra adequadamente. Um primeiro sinal (ativador de NF-κB) seguido de um segundo sinal (ativador de NLRP3) provoca uma disfunção mitocondrial que leva a vias apoptóticas celulares culminando na produção de ROS. Essas moléculas, produzidas pela mitocôndria, promovem oxidação do DNA mitocondrial (mtDNA), e este interage diretamente com o receptor NRLP3, constituindo o passo inicial para montagem e ativação do inflamassoma. Este modelo unifica os modelos prévios de ativação de NRLP3 e direciona as investigações futuras para os mecanismos envolvidos no controle da produção de ROS e da liberação de DNA mitocondrial oxidado. Mas uma dúvida ainda resta: como essa montagem do inflamassoma pode ser controlada, já que todos esses estímulos podem ser unificados e assim, provocar uma inflamação crônica?

             A descoberta de que algumas proteínas ligadoras de guanilato (GBPs) eram fusionadas a um domínio CARD em zebrafish, fundamentou a pesquisa de Shenoy e colaboradores (2012) que demonstrou que GBPs humanas poderiam interagir com outras proteínas que apresentem um ou mais domínios CARDs. Assim, utilizando RNAs de interferência para todos os membros da família de GBPs humana e de camundongo, Shenoy e colaboradores identificaram que uma proteína humana não-NLR/ALR (GBP5) e sua ortóloga em camundongos, podia estimular a montagem do inflamassoma. Estudos em macrófagos deficientes para GBP5 identificaram esta molécula como sendo uma mediadora essencial para a secreção de IL-1β dependente de caspase-1. No entanto, o resultado mais surpreendente foi que a GBP5 seletivamente promove a ativação do inflamassoma NLRP3 via agonistas solúveis bacterianos como o LPS, mas é dispensável para agentes cristalinos como alúmen. Tais observações foram confirmadas in vivo em camundongos nocautes para GBP5 submetidos a modelos inflamatórios e de infecção. Nenhum dos ativadores do inflamassoma NLRP3 conhecidos se ligam ou atuam como agonistas direto do NLRP3. Mas isto pode estar mudando, pois assim como o mtDNA oxidado que interage diretamente com o NLRP3 para iniciar a montagem e ativação do inflamassoma, a GBP5 também é capaz de interagir com esta molécula via domínio pirina e desta maneira promover a oligomerização do NLRP3. Desta forma, estudos futuros poderiam determinar SE e COMO a GBP5, ou até mesmo outras GBPs se encaixariam no modelo de interação direta do mtDNA oxidado com o NLRP3 e também se membros desta família poderiam estar envolvidas com a ativação de outros inflamassomas. Assim, estes dois trabalhos ampliam nossa compreensão sobre esta complexa maquinaria que é a montagem do inflamassoma.

Ler o manual de instruções é ou não é importante? Tem peça que não pode faltar nesse quebra-cabeça chamado INFLAMASSOMA!

Post por Giuliano Bonfá, Mariana Benício e Thaís Herrero

 

Referências:

1) NLRP3 inflammasome activation: The convergence of multiple signalling pathways on ROS production? Tschopp J, Schroder K. Nat Rev Immunol. 10 (3):210-5 (2010).

2) The inflammasomes. Schroder K, Tschopp J. Cell.19;140(6):821-32 (2010).

3) Oxidized mitocondrial DNA activates the NLRP3 inflammasome during apoptosis. Shimada K, et al, Immunity, 36 (3): 401-14 (2012).

4) Dangerous liaisons: mitochondrial DNA meets the NLRP3 inflammasome. Martinon F. Immunity,36 (3):313-5 (2012).

5) GBP5 promotes NLRP3 inflammasome assembly and immunity in mammals. Shenoy AR, et al.. Science, 336 (6080):481-5 (2012).

6) Select inflammasome assembly. Caffrey DR, Fitzgerald KA. Science, 336 (6080):420-1 (2012).