Rheumatoid arthritis has a complex mode of inheritance. Although HLA-DRB1 and PTPN22 are well-established susceptibility loci, other genes that confer a modest level of risk have been identified recently. We carried out a genomewide association analysis to identify additional genetic loci associated with an increased risk of rheumatoid arthritis.We genotyped 317,503 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) in a combined case-control study of 1522 case subjects with rheumatoid arthritis and 1850 matched control subjects. The patients were seropositive for autoantibodies against cyclic citrullinated peptide (CCP). We obtained samples from two data sets, the North American Rheumatoid Arthritis Consortium (NARAC) and the Swedish Epidemiological Investigation of Rheumatoid Arthritis (EIRA). Results from NARAC and EIRA for 297,086 SNPs that passed quality-control filters were combined with the use of Cochran-Mantel-Haenszel stratified analysis. SNPs showing a significant association with disease (P<1x10(-8)) were genotyped in an independent set of case subjects with anti-CCP-positive rheumatoid arthritis (485 from NARAC and 512 from EIRA) and in control subjects (1282 from NARAC and 495 from EIRA).We observed associations between disease and variants in the major-histocompatibility-complex locus, in PTPN22, and in a SNP (rs3761847) on chromosome 9 for all samples tested, the latter with an odds ratio of 1.32 (95% confidence interval, 1.23 to 1.42; P=4x10(-14)). The SNP is in linkage disequilibrium with two genes relevant to chronic inflammation: TRAF1 (encoding tumor necrosis factor receptor-associated factor 1) and C5 (encoding complement component 5).A common genetic variant at the TRAF1-C5 locus on chromosome 9 is associated with an increased risk of anti-CCP-positive rheumatoid arthritis.

Inflammasome complexes function as key innate immune effectors that trigger inflammation in response to pathogen- and danger-associated signals. Here, we report that germline mutations in the inflammasome sensor NLRP1 cause two overlapping skin disorders: multiple self-healing palmoplantar carcinoma (MSPC) and familial keratosis lichenoides chronica (FKLC). We find that NLRP1 is the most prominent inflammasome sensor in human skin, and all pathogenic NLRP1 mutations are gain-of-function alleles that predispose to inflammasome activation. Mechanistically, NLRP1 mutations lead to increased self-oligomerization by disrupting the PYD and LRR domains, which are essential in maintaining NLRP1 as an inactive monomer. Primary keratinocytes from patients experience spontaneous inflammasome activation and paracrine IL-1 signaling, which is sufficient to cause skin inflammation and epidermal hyperplasia. Our findings establish a group of non-fever inflammasome disorders, uncover an unexpected auto-inhibitory function for the pyrin domain, and provide the first genetic evidence linking NLRP1 to skin inflammatory syndromes and skin cancer predisposition.

Kawasaki disease (KD) is a pediatric vasculitis that damages the coronary arteries in 25% of untreated and approximately 5% of treated children. Epidemiologic data suggest that KD is triggered by unidentified infection(s) in genetically susceptible children. To investigate genetic determinants of KD susceptibility, we performed a genome-wide association study (GWAS) in 119 Caucasian KD cases and 135 matched controls with stringent correction for possible admixture, followed by replication in an independent cohort and subsequent fine-mapping, for a total of 893 KD cases plus population and family controls. Significant associations of 40 SNPs and six haplotypes, identifying 31 genes, were replicated in an independent cohort of 583 predominantly Caucasian KD families, with NAALADL2 (rs17531088, pcombined = 1.13×10−6) and ZFHX3 (rs7199343, pcombined = 2.37×10−6) most significantly associated. Sixteen associated variants with a minor allele frequency of >0.05 that lay within or close to known genes were fine-mapped with HapMap tagging SNPs in 781 KD cases, including 590 from the discovery and replication stages. Original or tagging SNPs in eight of these genes replicated the original findings, with seven genes having further significant markers in adjacent regions. In four genes (ZFHX3, NAALADL2, PPP1R14C, and TCP1), the neighboring markers were more significantly associated than the originally associated variants. Investigation of functional relationships between the eight fine-mapped genes using Ingenuity Pathway Analysis identified a single functional network (p = 10−13) containing five fine-mapped genes—LNX1, CAMK2D, ZFHX3, CSMD1, and TCP1—with functional relationships potentially related to inflammation, apoptosis, and cardiovascular pathology. Pair-wise blood transcript levels were measured during acute and convalescent KD for all fine-mapped genes, revealing a consistent trend of significantly reduced transcript levels prior to treatment. This is one of the first GWAS in an infectious disease. We have identified novel, plausible, and functionally related variants associated with KD susceptibility that may also be relevant to other cardiovascular diseases.

ABSTRACT NLRP1 is an innate immune sensor protein that activates inflammasome-driven pyroptotic cell death. Recent work demonstrates that human NLRP1 has evolved to sense viral infections. Whether and how human NLRP1 responds to other infectious agents is unclear. Here, and in a companion manuscript, we report that human NLRP1, as an integral component of the ribotoxic stress response (RSR), is activated by bacterial exotoxins that target human ribosome elongation factors EEF1 and EEF2, including Diphtheria Toxin (DT) from Corynebacterium diphtheria e, exotoxin A from Pseudomonas aeruginosa and sidI from Legionella pneumophila . In human keratinocytes, DT activates RSR kinases ZAKα, p38 and JNKs, upregulates a set of signature RSR transcripts and triggers rapid NLRP1-dependent pyroptosis. Mechanistically, these processes require 1) DtxR-mediated de-repression of DT production in the bacteria, as well as 2) diphthamide synthesis and 3) ZAKα/p38-driven NLRP1 phosphorylation in the host. In 3D human skin cultures, Corynebacterium diphtheria e infection disrupts barrier function and induces IL-1 driven inflammation. Pharmacologic inhibition of p38 and ZAKα suppresses keratinocyte pyroptosis and rescues barrier integrity of Corynebacterium diphtheria e-treated organotypic skin. In summary, these findings implicate RSR and the NLRP1 inflammasome in antibacterial innate immunity and might explain certain aspects of diphtheria pathogenesis. KEY POINTS EEF1/EEF2-targeting bacterial exotoxins activate the human NLRP1 inflammasome. DT+ve toxigenic Corynebacterium diphtheriae induces ZAKα-driven RSR and NLRP1-driven pyroptosis in human keratinocytes. Identification of transcripts that are induced by multiple RSR agents across multiple cell types. p38 and ZAKα inhibition rescues epidermal integrity by limiting pyroptosis in 3D skin mode of cutaneous diphtheria.

ABSTRACT Ermin is an actin-binding protein found almost exclusively in the central nervous system (CNS) as a component of myelin sheaths. Although Ermin has been predicted to play a role in the formation and stability of myelin sheaths, this has not been directly examined in vivo . Here we show that Ermin is essential for myelin sheath integrity and normal saltatory conduction. Loss of Ermin in mice caused de-compacted and fragmented myelin sheaths and led to slower conduction along with progressive neurological deficits. RNA sequencing of the corpus callosum, the largest white matter structure in the CNS, pointed to inflammatory activation in aged Ermin-deficient mice, which was corroborated by increased levels of microgliosis and astrogliosis. The inflammatory milieu and myelin abnormalities were further associated with increased susceptibility to immune-mediated demyelination insult in Ermin knockout mice. Supporting a possible role of Ermin deficiency in inflammatory white matter disorders, a rare inactivating mutation in the ERMN gene was identified in multiple sclerosis patients. Our findings demonstrate a critical role for Ermin in maintaining myelin integrity. Given its near exclusive expression in myelinating oligodendrocytes, Ermin deficiency represents a compelling “inside-out” model of inflammatory dysmyelination and may offer a new paradigm for the development of myelin stability-targeted therapies.

ABSTRACT Human NLRP1 is a multifunctional inflammasome sensor predominantly expressed in skin and airway epithelium; however its function in skin-specific immunity and its mechanisms of activation are not fully understood. Here we report that human NLRP1 is specifically activated by the ZAKɑ- driven ribotoxic stress response pathway (RSR) induced by ultraviolet B (UVB) irradiation or select microbial ribotoxins. Biochemically, RSR-triggered NLRP1 activation requires ZAKɑ- dependent hyperphosphorylation of a human-specific linker region of NLRP1 (NLRP1 DR ), leading to the ‘functional degradation’ of the auto-inhibitory NLRP1 N-terminal fragment. Additionally, we show that fusing NLRP1 DR to the signaling domains of CARD8, which in itself is insensitive to RSR, creates a minimal inflammasome sensor for UVB and ribotoxins. In summary, these discoveries resolve the mechanisms of UVB sensing by human NLRP1, identify ZAKɑ-activating toxins as novel human NLRP1 activators, and establish NLRP1 inflammasome-dependent pyroptosis as an integral component of the ribotoxic stress response in primary human cells. UVB-induced NLRP1 activation in human keratinocytes involves a nuclear DNA-independent stress response involving photodamaged RNA ZAKɑ kinase is required for UVB-triggered, but not VbP- or dsRNA-induced human NLRP1 activation ZAKɑ-activating microbial ribotoxins specifically activate the NLRP1 inflammasome in multiple primary human cell types Hyperphosphorylation of a linker region (NLRP1 DR ) is required for RSR-dependent human NLRP1 activation