Abstract Degenerated endplate appears with cheese-like morphology and sensory innervation, contributing to low back pain and subsequently inducing intervertebral disc degeneration in the aged population. 1 However, the origin and development mechanism of the cheese-like morphology remain unclear. Here in this study, we report lumbar instability induced cartilage endplate remodeling is responsible for this pathological change. Transcriptome sequencing of the endplate chondrocytes under abnormal stress revealed that the Hippo signaling was key for this process. Activation of Hippo signaling or knockout of the key gene Yap1 in the cartilage endplate severed the cheese-like morphological change and disc degeneration after lumbar spine instability (LSI) surgery, while blocking the Hippo signaling reversed this process. Meanwhile, transcriptome sequencing data also showed osteoclast differentiation related gene set expression was up regulated in the endplate chondrocytes under abnormal mechanical stress, which was activated after the Hippo signaling. Among the discovered osteoclast differentiation gene set, CCL3 was found to be largely released from the chondrocytes under abnormal stress, which functioned to recruit and promote osteoclasts formation for cartilage endplate remodeling. Over-expression of Yap1 inhibited CCL3 transcription by blocking its promoter, which then reversed the endplate from remodeling to the cheese-like morphology. Finally, LSI-induced cartilage endplate remodeling was successfully rescued by local injection of an AAV5 wrapped Yap1 over-expression plasmid at the site. These findings suggest that the Hippo signaling induced osteoclast gene set activation in the cartilage endplate is a potential new target for the management of instability induced low back pain and lumbar degeneration.

The NLRP3 inflammasome, a pivotal component of innate immunity, has been implicated in various inflammatory disorders. The ubiquitin-editing enzyme A20 is well known to regulate inflammation and maintain homeostasis. However, the precise molecular mechanisms by which A20 modulates the NLRP3 inflammasome remain poorly understood. Here, our study revealed that macrophages deficient in A20 exhibit increased protein abundance and elevated mRNA level of NIMA-related kinase 7 (NEK7). Importantly, A20 directly binds with NEK7, mediating its K48-linked ubiquitination, thereby targeting NEK7 for proteasomal degradation. Our results demonstrate that A20 enhances the ubiquitination of NEK7 at K189 and K293 ubiquitinated sites, with K189 playing a crucial role in the binding of NEK7 to A20, albeit not significantly influencing the interaction between NEK7 and NLRP3. Furthermore, A20 disrupts the association of NEK7 with the NLRP3 complex, potentially through the OTU domain and/or synergistic effect of ZnF4 and ZnF7 motifs. Significantly, NEK7 deletion markedly attenuates the activation of the NLRP3 inflammasome in A20-deficient conditions, both in vitro and in vivo. This study uncovers a mechanism by which A20 inhibits the NLRP3 inflammasome.