Гранзим Б
| Гранзим Б | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.4.21.79 | ||
| Номер CAS. | 143180-74-9 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| |||
Гранзим B ( GrB ) — один из сериновой протеазы гранзимов , 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 .
Структура
[ редактировать ]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 человека 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 С , удаляя 2 аминокислоты . [ 4 ] катепсин H активирует гранзим B. Сообщалось также, что [ 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 каталитическую триаду гистидин - аспарагиновая кислота - серин в своем активном центре и предпочтительно 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
[ редактировать ]клетки-мишени, Гранзим B высвобождается вместе с перфорином, который внедряется в плазматическую мембрану 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 замены связанного серглицина на отрицательные фосфолипиды в плазматической мембране мишени. Затем проникновение происходит посредством менее избирательного процесса абсорбционного пиноцитоза . [ 2 ]
Опосредованный апоптоз
[ редактировать ]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 BAX / BAK олигомеризации и цитохрома c высвобождению 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 преодоления вирусов , которые могут ингибировать каспазы и предотвращать апоптоз. [ 4 ]
Цели
[ редактировать ]Ядро
[ редактировать ]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 ретровирусной интеграцию 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
[ редактировать ]Гранзим B может разрушать многие белки внеклеточного матрикса (ECM), включая фибронектин , витронектин и аггрекан . Расщепление может вызвать гибель клеток аноикисом и высвободить алармины из внеклеточного матрикса, вызывая воспаление. [ 1 ] Фрагменты фибронектина могут привлекать нейтрофилы и стимулировать экспрессию ММП из хондроцитов . [ 5 ] Базофилы секретируют гранзим B для разрушения эндотелия межклеточных контактов , обеспечивая экстравазацию в участки воспаления. [ 6 ]
Гранзим B также может вызывать воспаление путем процессинга цитокинов IL-1α и IL18 . Он также может вызвать 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 соединение 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 тромбоцитов агрегацию , 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
[ редактировать ]Гранзим B секретируется регуляторными Т-клетками (treg) для уничтожения CD4. + Т-клетки, которые не подвергались воздействию клеток-хозяев, 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
[ редактировать ]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 карманами специфического связывания. [ 3 ] L4-100K представляет собой сборочный белок, который может транспортировать гексон-капсомеры в ядро аденовируса. 100k может быть расщеплен до фрагмента массой 90 кДа с помощью гранзима H, чтобы снять это ингибирование, которое важно для клеток, инфицированных аденовирусом 5. [ 9 ]
Роль в болезни
[ редактировать ]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 вызывать развитие аутоиммунных заболеваний. [ 5 ] [ 12 ]
Выпуск Гранзима Б с перфорином из CD8 + Т-клетки могут вызывать сердца и почек отторжение трансплантатов путем уничтожения аллогенных эндотелиальных клеток. Разрушение инсулин, продуцирующих β-клеток, в островках поджелудочной железы опосредовано Т-клетками и гранзимом B, способствующими развитию диабета 1 типа. Гранзим B также может опосредовать гибель клеток после травмы 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 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 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г 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 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Русалова И., Крепела Э. (декабрь 2010 г.). «Гранзим B-индуцированный апоптоз в раковых клетках и его регуляция (обзор)» . Международный журнал онкологии . 37 (6): 1361–78. дои : 10.3892/ijo_00000788 . ПМИД 21042704 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Куршус, Дженне Д.Е. (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 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ух ты, М.Э., Трапани Дж.А. (июль 2004 г.). «Цитотоксическая активность токсина лимфоцитов гранзима B» . Микробы и инфекции . 6 (8): 752–8. дои : 10.1016/j.micinf.2004.03.008 . ПМИД 15207822 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Бойвин В.А., Купер Д.М., Хиберт PR, Гранвиль 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 .
- ^ Перейти обратно: а б 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 .
- ^ 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 .
- ^ Чой Дж.С. (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 .
- ^ Перейти обратно: а б Уотерхаус, Нью-Джерси, Трапани, Дж. А. (сентябрь 2007 г.). «H означает помощник: гранзим H помогает гранзиму B убивать клетки, инфицированные аденовирусом». Тенденции в иммунологии . 28 (9): 373–5. дои : 10.1016/j.it.2007.08.001 . ПМИД 17766182 .
- ^ Перейти обратно: а б с Хиберт 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 .
- ^ Кайзерман Д., Бёрд П.И. (апрель 2010 г.). «Контроль гранзимов серпинами» . Смерть клеток и дифференцировка . 17 (4): 586–95. дои : 10.1038/cdd.2009.169 . ПМИД 19893573 .
- ^ 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 .
- ^ 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
[ редактировать ]- Гранзим + B в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
