O papel das proteínas ligadoras de guanilato (GBP) na ativação de caspase-11 e gasdermina-D (GSDMD) no controle da infecção causada pela bactéria Brucella abortus

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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André Bafica
Pedro Manuel Mendes de Morais Vieira
Ana Maria Caetano de Faria
Luís Henrique Franco

Resumo

Brucella abortus é uma bactéria Gram-negativa que causa uma doença conhecida como brucelose. A resposta imune inata contra essa bactéria envolve a ativação de receptores do tipo Toll (TLRs – do inglês “Toll like receptors”) e do tipo NOD (NLRs – do inglês “NOD like receptors”). Nesse trabalho demonstramos que B. abortus desencadeia a ativação do inflamassoma não-canônico dependente de caspase-11 e gasdermina-D (GSDMD). Além disso, identificamos que o LPS de B. abortus atua como o padrão molecular associado a patógenos (PAMP – do inglês “Pathogen-associated molecular pattern”) responsável pela ativação de caspase-11. Observamos que B. abortus é capaz de desencadear a formação de poros e a morte celular pelo processo de piroptose, e este processo é dependente de caspase-11 e GSDMD. Camundongos deficientes em caspase-11 ou GSDMD foram mais suscetíveis à infecção por B. abortus em comparação com os deficientes em caspase-1 ou selvagens. Além disso, observamos que as proteínas ligadoras de guanilato (GBPs – do inglês “Guanylate-binding proteins”) participam do reconhecimento do LPS por caspase-11, contribuindo para a ativação do inflamassoma não-canônico. A partir do silenciamento por siRNA dos GBPs, determinamos que os GBPs 4 e 5 são os mais importantes para o reconhecimento do LPS de B. abortus por caspase-11. Além disso, observamos redução no influxo de neutrófilos, células dendríticas e macrófagos nos baços de animais Casp11-/- e Gsdmd-/- em comparação com camundongos selvagens, sugerindo que caspase-11 e GSDMD estão envolvidas no recrutamento e ativação de células imunes inatas durante a infecção por B. abortus. Por fim, a depleção de neutrófilos em camundongos selvagens levou a uma maior suscetibilidade à infecção por B. abortus. Coletivamente, estes dados sugerem que a piroptose dependente de caspase-11/GSDMD desencadeada por B. abortus é importante para a restrição da infecção in vivo e contribui para o recrutamento e ativação de células imunes.

Abstract

Brucella abortus is a Gram-negative bacterium that causes a disease in humans and cattle termed brucellosis. Innate immune response against Brucella abortus involves activation of Toll-like receptors (TLRs) and NOD-like receptors (NLRs). Among the NLRs involved in the recognition of B. abortus are NLRP3 and AIM2. Here, we demonstrate that B. abortus triggers non-canonical inflammasome activation dependent on caspase-11 and gasdermin-D (GSDMD). Additionally, we identify that Brucella-LPS is the ligand for caspase-11 activation. Interestingly, we determine that B. abortus is able to trigger pyroptosis leading to pore formation and cell death, and this process is dependent on caspase-11 and GSDMD but independently of caspase-1 protease activity and NLRP3. Mice lacking either caspase-11 or GSDMD were significantly more susceptible to infection with B. abortus than caspase-1 knockout or wild-type animals. Additionally, guanylate-binding proteins (GBPs) participate in the recognition of LPS by caspase-11 contributing to non-canonical inflammasome activation. We further determined by siRNA knockdown that among the GBPs, GBP4 and GBP5 are the most important for Brucella LPS to be recognized by caspase-11 triggering IL-1β secretion and LDH release. Additionally, we observed a reduction in neutrophil, dendritic cell and macrophage influx in spleens of Casp11-/- and Gsdmd-/- compared to wild-type mice, indicating that caspase-11 and GSDMD are implicated in the recruitment and activation of immune cells during Brucella infection. Finally, depletion of neutrophils renders wild-type mice more susceptible to Brucella infection. Taken together, these data suggest that caspase-11/GSDMD-dependent pyroptosis triggered by B. abortus is important to infection restriction in vivo and contributes to immune cell recruitment and activation.

Assunto

Proteínas ativadoras de guanilato ciclase, Brucella abortus, Piroptose, Receptores toll-like, Proteínas NLR

Palavras-chave

Bioquímica, Imunologia

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