A key host innate immune response to pathogens is the rapid activation of "inflammasomes". The inflammasomes are multi-protein complexes that recruit and activate inflammatory caspase-1, which alarms the system through the processing of proinflammatory cytokines to their biologically active forms. Because the inflammasome and mitochondrial apoptosis pathways are evolutionarily related, we hypothesized that cellular inhibitor of apoptosis proteins (cIAPs), negative regulators of apoptotic caspases and cell death, might also regulate caspase-1 and inflammasome activity. Using coimmunoprecipitation assays and in vitro pull-down experiments, we show that both cIAP1 and 2 bound to caspase-1. This interaction was mapped in cIAP2 to its 3 Nterminal BIR domains and the CARD domain of caspase-1. Co-expression of cIAP2 with caspase-1 significantly enhanced caspase-1 catalysis and caspase-1-dependent cell death. Conversely, cIAP depletion with SMAC mimetics or specific immunodepletion of cIAP2 from cytosolic extracts of the human monocytic cell line THP-1 reduced inflammasome activation and the consequent processing of pro-IL-1. In ciap2-/- bone marrow-derived macrophages (BMDM) cultured ex vivo, inflammasome activation was markedly inhibited and IL-1β secretion was consistently dampened in response to various inflammasome agonists. Moreover, ciap2-/- mice injected with either NALP3 agonists alum or MSU, showed decreased neutrophil recruitment into the peritoneal cavity and diminished induction of IL-1β in the peritoneal fluid compared to wild-type controls. Altogether, these results suggest that cIAPs bind to caspase-1 and regulate inflammasome activation, thus amplifying the inflammatory response following pathogen invasion or danger signals. Further characterization of the physiological action of IAPs in innate immunity will help define the potential therapeutic profiles of IAP antagonists in immune-mediated inflammatory disorders. / Un élément essentiel de la réponse immunitaire innée est l'activation rapide de "l'inflammasome". Les inflammasomes sont des complexes multi-protéiniques qui recrutent et activent la caspase-1, une caspase inflammatoire qui actionne le système immunitaire via la modification et la maturation de cytokines pro-inflammatoires. Les voies de signalisation menant à l'activation de l'inflammasome sont apparentées aux voies pro-apoptotiques initiées par la mitochondrie. Nous avons donc présumé que les protéines cellular inhibitor of apoptosis proteins (cIAPs), qui inhibent l'action des caspases apoptotiques et la mort cellulaire, réguleraient aussi l'activité de la caspase-1 et de l'inflammasome. Nous avons utilisé des méthodes de co-immunoprécipitation et de GST pull down pour démontrer que cIAP1 et cIAP2 se lient à la caspase-1. Nous avons identifié que cette interaction se fait entre le domaine BIR N-terminal de cIAP2 et le domaine CARD de la caspase-1. La co-expression avec cIAP2 amplifie la function catalytique de la caspase-1 ainsi que la mort cellulaire caspase-1-dépendente. Inversement, la déplétion des cIAPs par traitement SMAC mimetics ou par immunodéplétion réduit le niveau d'activation de l'inflammasome et son clivage la de pro-IL-1b dans des extraits cytosoliques de la lignée monocytique humaine THP-1. L'activation de l'inflammasome est aussi sévèrement inhibée dans les macrophages primaires de souris ciap2-/- qui produisent moins d'IL-1b en réponse aux stimuli agonists de l'inflammasome. De plus, l'injection d'alum ou de cristaux MSU, deux agonistes de l'inflammasome NLRP3, induit moins de recrutement de neutrophiles et de production d'IL-1b dans le péritoine des souris ciap2-/- que dans les animaux sauvages. En somme, ces résultats suggèrent que les protéines cIAPs se lient à la caspase-1 et régulent l'activation de l'inflammasome, amplifiant ainsi la réponse inflammatoire à l'invasion de pathogènes et aux signaux de danger. Une caractérisation plus approfondie de la fonction des IAPs dans l'immunité innée permettra de mieux définir leur potential thérapeutique dans le traitement des maladies inflammatoires.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.104580 |
| Date | January 2011 |
| Creators | McIntire, Christian |
| Contributors | Maya Saleh (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Biochemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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