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한빛사논문

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이채헌
이채헌Chaiheon Lee

UNIST

Nat. Commun., May 13 2024, 15 (1) | https://doi.org/10.1038/s41467-024-47634-5 Oxidative photocatalysis on membranes triggers non-canonical pyroptosis

Chaiheon Lee1,2,3,10, Mingyu Park1,2,10, W. C. Bhashini Wijesinghe1,10, Seungjin Na 4, Chae Gyu Lee1,2, Eunhye Hwang1,2,3, Gwangsu Yoon1,2, Jeong Kyeong Lee1,2, Deok-Ho Roh1,2, Yoon Hee Kwon3, Jihyeon Yang3, Sebastian A. Hughes5,6, James E. Vince5,6, Jeong Kon Seo3,7, Duyoung Min1,2 & Tae-Hyuk Kwon1,2,3,8,9


1Department of Chemistry, School of Natural Science, Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), Ulsan, Republic of Korea. 

2X-Dynamic Research Center, UNIST, Ulsan, Republic of Korea. 

3Research Center, O2MEDi inc., Ulsan, Republic of Korea. 

4Research Center for Bioconvergence Analysis, Korea Basic Science Institute, Cheongju, Republic of Korea. 

5The Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research, Parkville, VIC, Australia. 

6Department of Medical Biology, University of Melbourne, Parkville, VIC, Australia. 

7UNIST Central Research Facility, UNIST, Ulsan, Republic of Korea. 

8Graduate School of Carbon Neutrality, UNIST, Ulsan, Republic of Korea. 

9Graduate School of Semiconductor Materials and Device Engineering, UNIST, Ulsan, Republic of Korea. 

10These authors contributed equally: Chaiheon Lee, Mingyu Park, W. C. Bhashini Wijesinghe. 


Corresponding authors

Correspondence to Jeong Kon Seo, Duyoung Min or Tae-Hyuk Kwon.

Abstract

Intracellular membranes composing organelles of eukaryotes include membrane proteins playing crucial roles in physiological functions. However, a comprehensive understanding of the cellular responses triggered by intracellular membrane-focused oxidative stress remains elusive. Herein, we report an amphiphilic photocatalyst localised in intracellular membranes to damage membrane proteins oxidatively, resulting in non-canonical pyroptosis. Our developed photocatalysis generates hydroxyl radicals and hydrogen peroxides via water oxidation, which is accelerated under hypoxia. Single-molecule magnetic tweezers reveal that photocatalysis-induced oxidation markedly destabilised membrane protein folding. In cell environment, label-free quantification reveals that oxidative damage occurs primarily in membrane proteins related to protein quality control, thereby aggravating mitochondrial and endoplasmic reticulum stress and inducing lytic cell death. Notably, the photocatalysis activates non-canonical inflammasome caspases, resulting in gasdermin D cleavage to its pore-forming fragment and subsequent pyroptosis. These findings suggest that the oxidation of intracellular membrane proteins triggers non-canonical pyroptosis.

논문정보

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  • 이채헌(UNIST)

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  • Bio통신원
  • 2024. 05. 31
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