通过疾病相关变体的功能分析阐明NLRP3的激活和抑制机制

NLRP3炎症小体是一种多蛋白复合物，介导caspase-1的激活以及促炎细胞因子（包括白细胞介素（IL）-1β和IL-18）的释放。编码NLRP3（也称为cryopyrin）的基因的功能获得性变体导致组成性炎症小体激活和冷吡啉相关周期性综合征（CAPS）中过量的IL-1β产生。在这里，我们展示了来自国际INFEVERS注册表和ClinVar数据库的534个NLRP3变体的功能筛选和自动化分析。该资源捕获了NLRP3变体对ASC斑点形成的影响，包括自发形成、低温下、炎症小体刺激后以及使用特异性NLRP3抑制剂MCC950时。最值得注意的是，我们的分析促进了INFEVERS中NLRP3变体的更新分类。结构分析提示了CAPS变体激活NLRP3的多种机制，包括增强ATP结合、稳定活性NLRP3构象、 destabilizing失活NLRP3复合物以及促进pyrin结构域寡聚化。此外，我们鉴定了能够使NLRP3对尼日利亚霉素和低温暴露的激活超敏化的致病性变体。我们还发现，大多数CAPS相关的NLRP3变体可被MCC950抑制；然而，影响靠近抑制剂结合位点的螺旋的脯氨酸变化的NLRP3变体以及对MCC950耐药的pyrin结构域变体（可能直接与ASC的pyrin结构域触发激活）则对MCC950耐药。我们的发现可能有助于对CAPS人群进行NLRP3抑制剂临床试验分层，我们的自动化方法可应用于具有不同激活机制的分子，并可在有兴趣向资源中添加新的功能验证的NLRP3变体的世界各地实验室中实施。总体而言，我们的研究为CAPS患者提供了改进的诊断，为NLRP3的激活机制提供了见解，并为未来靶向治疗的应用对患者进行了分层。