stringtranslate.com

Гранзим Б

Гранзим B ( GrB ) — один из гранзимов сериновой протеазы, наиболее часто встречающийся в гранулах естественных клеток-киллеров (NK-клеток) и цитотоксических Т-клеток . Он секретируется этими клетками вместе с порообразующим белком перфорином , чтобы опосредовать апоптоз в клетках-мишенях.

Также было обнаружено, что гранзим B продуцируется широким спектром нецитотоксических клеток, от базофилов и тучных клеток до гладкомышечных клеток . [1] Вторичные функции гранзима B также многочисленны. Было показано, что гранзим B участвует в индукции воспаления путем стимуляции высвобождения цитокинов , а также участвует в ремоделировании внеклеточного матрикса .

Повышенные уровни гранзима B также связаны с рядом аутоиммунных заболеваний , некоторыми кожными заболеваниями и диабетом 1 типа .

Состав

У человека гранзим B кодируется GZMB на хромосоме 14q.11.2, длина которой составляет 3,2 т.п.н. и состоит из 5 экзонов . [2] Это один из наиболее распространенных гранзимов: 5 у людей и 10 у мышей. [1] Считается, что гранзим B произошел от предшественника, родственного гранзиму H, и более эффективен при более низких концентрациях, чем другие гранзимы. [3]

Первоначально фермент находится в неактивной форме предшественника зимогена с дополнительной аминоконцевой пептидной последовательностью. [3] Эта последовательность может быть расщеплена катепсином C , удаляя 2 аминокислоты . [4] Сообщалось также, что катепсин H активирует гранзим B. [2]

Структура гранзима B состоит из двух 6-нитевых β-листов с 3 сегментами трансдомена. В гранулах цитотоксических лимфоцитов фермент может существовать в двух гликозилированных формах. Форма с высоким содержанием маннозы весит 32 кДа, а сложная форма - 35 кДа. [2]

Гранзим B содержит в своем активном центре каталитическую триаду гистидин - аспарагиновая кислота - серин и преимущественно расщепляется после остатка аспарагиновой кислоты , расположенного в положении P1. Остаток аспарагиновой кислоты, подлежащий расщеплению, соединяется с остатком аргинина в связывающем кармане фермента. [5] Гранзим B активен при нейтральном pH и поэтому неактивен в кислых гранулах CTL. Фермент также становится неактивным, когда он связывается с серглицином в гранулах, чтобы избежать запуска апоптоза внутри самих цитотоксических Т-клеток. [4]

Доставка

Гранзим B высвобождается вместе с перфорином, который внедряется в плазматическую мембрану клетки-мишени , образуя пору . Перфорин имеет радиус 5,5 нм, а гранзим B имеет стоксов радиус 2,5 нм и поэтому может проходить через пору перфорина в мишень, подлежащую разрушению.

Альтернативно, после высвобождения гранзим B может связываться с отрицательно заряженными рецепторами, содержащими гепарансульфат, на клетке-мишени и подвергаться эндоцитозу . Везикулы , несущие внутри себя фермент, затем лопаются, подвергая гранзим b воздействию цитоплазмы и ее субстратов . [3] Hsp-70 также способствует проникновению гранзима B. [5] [6]

Также было предложено проникнуть в мишень гранзимом B путем сначала обмена связанного серглицина на отрицательные фосфолипиды в плазматической мембране мишени. Затем проникновение происходит посредством менее избирательного процесса абсорбционного пиноцитоза . [2]

Опосредованный апоптоз

Попав внутрь клетки-мишени, гранзим B может расщеплять и активировать каспазы-инициаторы 8 и 10 , а также каспазы-исполнители 3 и 7 , которые запускают апоптоз. [1] Каспаза 7 наиболее чувствительна к гранзиму B, а каспазы 3, 8 и 10 расщепляются только до промежуточных фрагментов и нуждаются в дальнейшем расщеплении для полной активации. [7]

Гранзим B также может расщеплять BID, что приводит к олигомеризации BAX / BAK и высвобождению цитохрома c из митохондрий . Гранзим B может расщеплять ICAD, что приводит к фрагментации ДНК и образованию лестницы, связанной с апоптозом. [1]

Гранзим B имеет потенциал более 300 субстратов и может расщеплять Mcl-1 во внешней митохондриальной мембране, снимая ингибирование Bim . Бим стимулирует олигомеризацию BAX/BAK, проницаемость митохондриальных мембран и апоптоз. Гранзим B также может расщеплять HAX1 (Hs-1-связанный белок X-1), чтобы облегчить поляризацию митохондрий. [2]

Гранзим B также может генерировать цитотоксический уровень митохондриальных активных форм кислорода (АФК), чтобы опосредовать гибель клеток. [8] Считается, что каспазо-независимые пути гибели клеток возникли для борьбы с вирусами , которые могут ингибировать каспазы и предотвращать апоптоз. [4]

Цели

Ядро

Гранзим B имеет множество субстратов, расположенных в ядре . Гранзим B может расщеплять PARP (поли-АДФ-рибозо-полимеразу) и ДНК PK (ДНК-протеинкиназу), нарушая репарацию ДНК и интеграцию ретровирусной ДНК. Гранзим B также может расщеплять нуклеофосмин , топоизомеразу 1 и нуклеолин , чтобы предотвратить репликацию вируса.

Гранзим B может расщеплять ICP4 вируса HSV 1 , который является важным белком, используемым для трансактивации генов , а NUMA (белок ядерного митотического аппарата) можно расщеплять для предотвращения митоза . [1]

Гранзим B также может расщеплять DBP (ДНК-связывающий белок) на фрагмент массой 50 кДа, а затем на дополнительные 60 кДа опосредованно через каспазы, которые он активирует. [9]

Внеклеточный матрикс

Гранзим B может разрушать многие белки внеклеточного матрикса (ECM), включая фибронектин , витронектин и аггрекан . Расщепление может вызвать гибель клеток аноикисом и высвободить алармины из ЕСМ, вызывая воспаление. [1] Фрагменты фибронектина могут привлекать нейтрофилы и стимулировать экспрессию ММП из хондроцитов . [5] Базофилы секретируют гранзим B для разрушения межклеточных контактов эндотелия , обеспечивая экстравазацию в места воспаления. [6]

Гранзим B также может вызывать воспаление путем процессинга цитокинов IL-1α и IL18 . Он также может запускать высвобождение IL6 и IL8 посредством активации PAR1 (рецептор 1, активируемый протеазой). [10]

Расщепление витронектина происходит в сайте связывания интегрина RGD , прерывая сигнальные пути клеточного роста. Расщепление ламинина и фибронектина нарушает прикрепление дермо-эпидермального соединения и перекрестные помехи, в то время как разрушение декорина гранзимом B вызывает дезорганизацию коллагена , истончение кожи и старение. Кератиноциты могут экспрессировать гранзим B после воздействия UVA и UVB , что связано с фотостарением кожи. [10]

Гранзим B также может ухудшать заживление ран. Расщепление фактора фон Виллебранда ингибирует агрегацию тромбоцитов , а плазминоген образует фрагмент ангиостатина , предотвращающий ангиогенез . Разрезание фибронектинов и витронектинов задерживает образование временного матрикса, что еще больше ухудшает заживление ран. [10]

Регуляция Т-клеток

Гранзим B секретируется регуляторными Т-клетками (treg) для уничтожения CD4 + Т-клеток, которые не подверглись воздействию клеток-хозяев, которые ограничены периферическими тканями и не могут достичь тимуса . Эта вызванная активацией гибель клеток (AICD) может быть достигнута без пути гибели Fas и предотвращает аутоиммунную реакцию на аутоантигены . [1]

Ингибиторы

Наиболее распространенным ингибитором гранзима B является SERPINB9, также известный как ингибитор девятой протеиназы (PI-9), имеющий длину 376 аминокислот и обнаруженный в ядре и цитоплазме. [2] Он вырабатывается многими типами клеток, чтобы защитить себя от случайной гибели клеток, опосредованной гранзимом B. PI-9 метастабилен и образует энергетически выгодную конформацию при связывании с гранзимом B. Реактивный петлевой центр (RCL) молекулы PI-9 действует как псевдосубстрат и первоначально образует обратимый комплекс Михаэлиса. Как только пептидная связь RCL расщепляется между положениями P1 и P1', гранзим B постоянно ингибируется. Однако если RCL расщепляется эффективно, PI-9 не действует как суицидный субстрат 1:1 , и гранзим B остается неингибированным. [11] Гранзим М также может расщеплять PI-9 в ядре и цитоплазме, чтобы снять ингибирование гранзима B. [2] Белок L4-100K аденовирусов также может ингибировать гранзим B путем связывания с экзосайтами и специфическими карманами связывания. [3] L4-100K представляет собой сборочный белок, который может транспортировать гексонные капсомеры в ядро ​​аденовируса. 100k может быть расщеплен до фрагмента массой 90 кДа с помощью гранзима H, чтобы снять это ингибирование, которое важно в клетках, инфицированных аденовирусом 5. [9]

Роль в болезни

Гранзим В имеет нормальную концентрацию 20-40 пг/мл в плазме крови при сохранении 70% активности, а повышенные концентрации гранзима В обнаруживаются при ряде болезненных состояний. [5] Гранзим B может генерировать аутоантигены путем расщепления неупорядоченных участков и линкерных участков антигенов, открывая новые эпитопы , и это может вызвать развитие аутоиммунных заболеваний. [5] [12]

Высвобождение гранзима B с перфорином из CD8 + Т-клеток может вызвать отторжение трансплантата сердца и почки за счет уничтожения аллогенных эндотелиальных клеток. Разрушение β-клеток , продуцирующих инсулин , в островках поджелудочной железы опосредовано Т-клетками и гранзимом B, способствующими развитию диабета 1 типа. Гранзим B также может опосредовать гибель клеток после повреждения спинного мозга , и его повышенные уровни обнаруживаются при ревматоидном артрите .

Хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ) связывают с гранзимом B, секретируемым NK- и Т-клетками, вызывающим апоптоз эпителиальных клеток бронхов . Дестабилизация и ремоделирование матрикса гранзимом B также связаны с патогенезом астмы . Гранзим B может убивать меланоциты, вызывая состояние кожи витилиго , а сверхэкспрессия гранзима B обнаруживается при контактном дерматите , склерозирующем лишае и плоском лишае .

Цитотоксические клетки, экспрессирующие гранзим B, были идентифицированы вблизи волосяных фолликулов , что указывает на их возможную роль в выпадении волос. [5] Свойства ремоделирования ЕСМ гранзима B также указывают на его участие в ремоделировании левого желудочка , что увеличивает последующую вероятность инфаркта миокарда . Ослабление фиброзной оболочки атероматозных бляшек за счет апоптоза гладкомышечных клеток также связано с гранзимом B. [13]

Рекомендации

  1. ^ abcdefg Афонина И.С., Каллен С.П., Мартин С.Дж. (май 2010 г.). «Цитотоксическая и нецитотоксическая роль гранзима B протеазы CTL/NK». Иммунологические обзоры . 235 (1): 105–16. дои : 10.1111/j.0105-2896.2010.00908.x. ПМИД  20536558.
  2. ^ abcdefg Русалова И, Крепела Е (декабрь 2010 г.). «Апоптоз, индуцированный гранзимом B, в раковых клетках и его регуляция (обзор)». Международный журнал онкологии . 37 (6): 1361–78. дои : 10.3892/ijo_00000788 . ПМИД  21042704.
  3. ^ abcd Kurschus FC, Дженне DE (май 2010 г.). «Доставка и терапевтический потенциал человеческого гранзима B». Иммунологические обзоры . 235 (1): 159–71. дои : 10.1111/j.0105-2896.2010.00894.x. ПМИД  20536562.
  4. ^ abc Wowk ME, Trapani JA (июль 2004 г.). «Цитотоксическая активность гранзима B лимфоцитарного токсина». Микробы и инфекции . 6 (8): 752–8. дои : 10.1016/j.micinf.2004.03.008 . ПМИД  15207822.
  5. ^ abcdef Boivin WA, Cooper DM, Hiebert PR, Granville DJ (ноябрь 2009 г.). «Внутриклеточный и внеклеточный гранзим B в иммунитете и заболеваниях: бросая вызов догме». Лабораторные исследования; Журнал технических методов и патологии . 89 (11): 1195–220. дои : 10.1038/labinvest.2009.91 . ПМК 7102238 . ПМИД  19770840. 
  6. ^ аб Каллен С.П., Брюне М., Мартин С.Дж. (апрель 2010 г.). «Гранзимы при раке и иммунитете». Смерть клеток и дифференцировка . 17 (4): 616–23. дои : 10.1038/cdd.2009.206 . ПМИД  20075940.
  7. ^ Уотерхаус, штат Нью-Джерси, Седелис К.А., Трапани Дж.А. (февраль 2006 г.). «Роль Bid-индуцированной проницаемости внешней мембраны митохондрий в апоптозе, индуцированном гранзимом B». Иммунология и клеточная биология . 84 (1): 72–8. дои : 10.1111/j.1440-1711.2005.01416.x. ПМИД  16405654.
  8. ^ Чой JC (апрель 2010 г.). «Гранзимы и перфорин при отторжении трансплантата твердых органов». Смерть клеток и дифференцировка . 17 (4): 567–76. дои : 10.1038/cdd.2009.161 . ПМИД  19876069.
  9. ^ ab Waterhouse NJ, Трапани JA (сентябрь 2007 г.). «H означает помощник: гранзим H помогает гранзиму B убивать клетки, инфицированные аденовирусом». Тенденции в иммунологии . 28 (9): 373–5. doi :10.1016/j.it.2007.08.001. ПМИД  17766182.
  10. ^ abc Hiebert PR, Granville DJ (декабрь 2012 г.). «Гранзим B при травмах, воспалениях и восстановлении». Тенденции молекулярной медицины . 18 (12): 732–41. doi :10.1016/j.molmed.2012.09.009. ПМИД  23099058.
  11. ^ Кайзерман Д., Берд ПИ (апрель 2010 г.). «Контроль гранзимов серпинами». Смерть клеток и дифференцировка . 17 (4): 586–95. дои : 10.1038/cdd.2009.169 . ПМИД  19893573.
  12. ^ Дарра Э., Розен А. (апрель 2010 г.). «Расщепление аутоантигенов гранзимом B при аутоиммунитете». Смерть клеток и дифференцировка . 17 (4): 624–32. дои : 10.1038/cdd.2009.197. ПМК 3136751 . ПМИД  20075942. 
  13. ^ Сайто Ю., Кондо Х., Ходзё Ю. (март 2011 г.). «Гранзим B как новый фактор, вызывающий сердечно-сосудистые заболевания». Журнал кардиологии . 57 (2): 141–7. дои : 10.1016/j.jjcc.2010.10.001 . ПМИД  21168312.

Внешние ссылки