Abstract Inflammasomes are sensors that detect cytosolic microbial molecules or cellular damage, and in response they initiate a form of lytic regulated cell death called pyroptosis. Inflammasomes signal via homotypic protein-protein interactions where CARD or PYD domains are crucial for recruiting downstream partners. Here, we screened these domains from NLR family proteins, and found that the PYD domain of NLRP6 and NLRP12 could activate caspase-1 to induce cleavage of IL-1β and GSDMD. Inflammasome reconstitution verified that full length NLRP6 and NLRP12 formed inflammasomes in vitro, and NLRP6 was more prone to auto-activation. NLRP6 was highly expressed in intestinal epithelial cells (IEC), but not in immune cells. Molecular phylogeny analysis found that NLRP12 was closely related to NLRP3, but the activation mechanisms are different. NLRP3 was highly expressed in monocytes and macrophages, and was modestly but appreciably expressed in neutrophils. In contrast, NLRP12 was specifically expressed in neutrophils and eosinophils, but was not detectable in macrophages. NLRP12 mutations cause a periodic fever syndrome called NLRP12 autoinflammatory disease. We found that several of these patient mutations caused spontaneous activation of caspase-1 in vitro, which likely causes their autoinflammatory disease. Different cell types have unique cellular physiology and structures which could be perturbed by a pathogen, necessitating expression of distinct inflammasome sensors to monitor for signs of infection.

Abstract Pyroptosis and apoptosis are two forms of regulated cell death that can defend against intracellular infection. Although pyroptosis and apoptosis have distinct signaling pathways, when a cell fails to complete pyroptosis, backup pathways will initiate apoptosis. Here, we investigated the utility of apoptosis compared to pyroptosis in defense against an intracellular bacterial infection. We previously engineered Salmonella enterica serovar Typhimurium to persistently express flagellin, and thereby activate NLRC4 during systemic infection in mice. The resulting pyroptosis clears this flagellin-engineered strain. We now show that infection of caspase-1 or gasdermin D deficient macrophages by this flagellin-engineered S . Typhimurium induces apoptosis in vitro. Additionally, we also now engineer S . Typhimurium to translocate the pro-apoptotic BH3 domain of BID, which also triggers apoptosis in macrophages in vitro. In both engineered strains, apoptosis occurred somewhat slower than pyroptosis. During mouse infection, the apoptotic pathway successfully cleared these engineered S. Typhimurium from the intestinal niche, but failed to clear the bacteria from the myeloid niche in the spleen or lymph nodes. In contrast, the pyroptotic pathway was beneficial in defense of both niches. In order to clear an infection, distinct cell types may have specific tasks that they must complete before they die. In some cells, either apoptotic or pyroptotic signaling may initiate the same tasks, whereas in other cell types these modes of cell death may lead to different tasks that may not be identical in defense against infection. We recently suggested that such diverse tasks can be considered as different cellular “bucket lists” to be accomplished before a cell dies.