Гранзим
Гранзимы представляют собой сериновые протеазы, высвобождаемые цитоплазматическими гранулами цитотоксических Т-клеток и естественных клеток-киллеров (NK). Они вызывают запрограммированную гибель клеток (апоптоз) в клетке-мишени, тем самым уничтожая клетки, которые стали раковыми или инфицированы вирусами или бактериями . [ 1 ] Гранзимы также убивают бактерии [ 2 ] и ингибировать репликацию вируса. В NK- и Т-клетках гранзимы упакованы в цитотоксические гранулы вместе с перфорином . Гранзимы также можно обнаружить в шероховатой эндоплазматической сети, комплексе Гольджи и транс-ретикулуме Гольджи. Содержимое цитотоксических гранул обеспечивает проникновение гранзимов в цитозоль клетки-мишени. Гранулы высвобождаются в иммунный синапс, образованный клеткой-мишенью, где перфорин опосредует доставку гранзимов в эндосомы клетки-мишени и, наконец, в цитозоль клетки-мишени. Гранзимы являются частью семейства серинэстераз. [ 3 ] Они тесно связаны с другими иммунными сериновыми протеазами, экспрессируемыми клетками врожденного иммунитета, такими как нейтрофильная эластаза и катепсин G. [ 4 ]
Гранзим B активирует апоптоз путем активации каспаз (особенно каспазы-3 ), которые расщепляют многие субстраты, включая активируемую каспазой ДНКазу, вызывая гибель клеток. Гранзим B также расщепляет белок Bid , который привлекает белки Bax и Bak для изменения проницаемости мембран митохондрий, вызывая высвобождение цитохрома с (который является одной из частей, необходимых для активации каспазы-9 через апоптосому ), Smac/ Diablo и Omi/HtrA2 (которые подавляют ингибиторы белков апоптоза (IAP)), среди других белков. Гранзим B также расщепляет многие белки, ответственные за апоптоз, в отсутствие каспазной активности. Остальные гранзимы активируют гибель клеток посредством каспазозависимых и каспазонезависимых механизмов. [ 1 ]
Помимо уничтожения клеток-мишеней, гранзимы могут нацеливать и уничтожать внутриклеточные патогены. Гранзимы А и В вызывают летальное окислительное повреждение бактерий, расщепляя компоненты цепи переноса электронов, [ 2 ] в то время как гранзим B расщепляет вирусные белки, ингибируя активацию и репликацию вируса. [ 5 ] Гранзимы непосредственно связываются с нуклеиновыми кислотами ДНК и РНК; это усиливает расщепление белков, связывающих нуклеиновые кислоты. [ 4 ]
Совсем недавно было показано, что помимо Т-лимфоцитов гранзимы экспрессируются и в других типах иммунных клеток, таких как дендритные клетки, В-клетки и тучные клетки. Кроме того, гранзимы также могут экспрессироваться в неиммунных клетках, таких как кератиноциты, пневмоциты и хондроциты. [ 6 ] Поскольку многие из этих типов клеток либо не экспрессируют перфорин, либо не образуют иммунологических синапсов, гранзим B высвобождается внеклеточно. Внеклеточный гранзим B может накапливаться во внеклеточном пространстве при заболеваниях, связанных с нарушением регуляции или хроническим воспалением, что приводит к деградации белков внеклеточного матрикса и нарушению заживления и ремоделирования тканей. [ 7 ] Внеклеточный гранзим B участвует в патогенезе атеросклероза. [ 8 ] аневризма, [ 9 ] [ 10 ] сосудистая утечка, [ 11 ] заживление хронических ран, [ 10 ] [ 12 ] и старение кожи. [ 13 ]
История
[ редактировать ]В 1986 году Юрг Чопп и его группа опубликовали статью об открытии гранзимов. В статье они обсудили, как они очистили, охарактеризовали и обнаружили множество гранзимов, обнаруженных в цитолитических гранулах, которые переносятся цитотоксическими Т-лимфоцитами и естественными клетками-киллерами. Юргу удалось идентифицировать 8 различных гранзимов и обнаружить частичные аминокислотные последовательности для каждого. Молекулы неофициально назывались Grs в течение пяти лет, прежде чем Юрг и его команда придумали название гранзимы, которое было широко принято научным сообществом. [ 14 ]
Секрецию гранзима можно обнаружить и измерить с помощью методов вестерн-блоттинга или ELISA . Клетки, секретирующие гранзим, можно идентифицировать и количественно оценить с помощью проточной цитометрии или ELISPOT . Альтернативно, активность гранзимов можно оценить по их протеазной активности. [ нужна ссылка ]
Другие функции
[ редактировать ]В статье Каллена «Гранзимы при раке и иммунитете» он обсуждает, как известно, что гранзим А обнаруживается в повышенных уровнях у пациентов, которые в настоящее время страдают инфекционным заболеванием и/или находятся в провоспалительном состоянии. Также было обнаружено, что гранзимы помогают инициировать воспалительную реакцию. «Например, у пациентов с ревматоидным артритом повышен уровень гранзима А в синовиальной жидкости опухших суставов». [ 15 ] Когда гранзимы находятся во внеклеточном состоянии, они обладают способностью активировать макрофаги и тучные клетки, инициируя воспалительную реакцию. Взаимодействие между гранзимами и соматическими клетками до сих пор необъяснимо, но прогресс в понимании этого процесса постоянно достигается. Другие гранзимы, такие как гранзим К, были обнаружены у большого количества пациентов с сепсисом. гранзим H Было обнаружено, что имеет прямую корреляцию с пациентами, страдающими вирусной инфекцией. Ученые могут прийти к выводу, что гранзим H специализируется на обнаружении «протеолитической деградации», обнаруженной в вирусных белках. [ 15 ]
Далее Каллен утверждает в своей статье, что гранзимы могут играть роль в иммуномодуляции или поддержании гомеостаза иммунной системы во время инфекции. «У человека потеря функции перфорина приводит к синдрому, называемому семейным гемофагоцитарным лимфогистиоцитозом […]». [ 15 ] Этот синдром может привести к смерти, поскольку и Т-клетки, и макрофаги размножаются для борьбы с патогеном, что приводит к опасному уровню провоспалительных цитокинов. Гиперактивация может привести к воспалению жизненно важных органов, анемии из-за сверхактивации макрофагов, фагоцитирующих клетки крови, и потенциально может привести к летальному исходу.
В статье Трапани он говорит о том, что гранзимы могут иметь и другие функции, помимо способности бороться с инфекцией. Гранзим А содержит определенные химические вещества, которые позволяют ему вызывать пролиферацию В-клеток, снижая вероятность роста и образования рака. Испытания на мышах показали, что гранзимы А и В, возможно, не имеют прямой связи с контролем вирусных инфекций, но помогают ускорить реакцию иммунной системы. [ 16 ]
В исследованиях рака
[ редактировать ]В статье Каллена «Гранзимы в раке и иммунитете» он описывает процесс « иммунного надзора [как] процесс, при котором предраковые и злокачественные клетки распознаются иммунной системой как поврежденные и, следовательно, подлежат уничтожению». [ 15 ] Для прогрессирования опухоли необходимы условия внутри тела и окружающей среды, способствующие росту. Почти у всех людей есть подходящие иммунные клетки для борьбы с опухолями в организме. Исследования показали, что иммунная система даже способна предотвращать рост предраковых клеток и регулировать регрессию уже сформировавшихся опухолей. Опасность раковых клеток заключается в том, что они способны подавлять функцию иммунной системы. Хотя опухоль может находиться на начальной стадии и быть очень слабой, она может выделять химические вещества, которые подавляют функцию иммунной системы, позволяя ей расти и становиться вредными. Тесты показали, что мыши без гранзимов и перфоринов подвергаются высокому риску распространения опухолей по всему телу. [ 15 ]
Опухоли обладают способностью ускользать от иммунного надзора, секретируя иммуносупрессивный TGF-β . Это ингибирует пролиферацию и активацию Т-клеток. Продукция TGF-β является наиболее мощным механизмом иммунного избегания, используемым опухолями. TGF-β ингибирует экспрессию пяти различных цитотоксических генов, включая перфорин, гранзим А и гранзим B, что затем ингибирует опосредованное Т-клетками клиренс опухоли.
Роль перфорина в защите организма от лимфомы была подчеркнута, когда ученые обнаружили, что р53 не играет такой большой роли в наблюдении за лимфомой, как его аналог перфорин. Установлено, что перфорин и гранзимы обладают непосредственно связанной способностью защищать организм от образования различных видов лимфом. [ 15 ]
Гены
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Ботс М., Медема Дж. П. (декабрь 2006 г.). «Гранзимы с первого взгляда» . Журнал клеточной науки . 119 (Часть 24): 5011–4. дои : 10.1242/jcs.03239 . ПМИД 17158907 .
- ^ Перейти обратно: а б Уолч М., Дотивала Ф., Мулик С. и др. (июнь 2014 г.). «Цитотоксические клетки убивают внутриклеточные бактерии посредством гранулизин-опосредованной доставки гранзимов» . Клетка . 157 (6): 1309–23. дои : 10.1016/j.cell.2014.03.062 . ПМК 4090916 . ПМИД 24906149 .
- ^ Петерс П.Дж., Борст Дж., Ооршот В. и др. (май 1991 г.). «Гранулы цитотоксических Т-лимфоцитов представляют собой секреторные лизосомы, содержащие как перфорин, так и гранзимы» . Журнал экспериментальной медицины . 173 (5): 1099–109. дои : 10.1084/jem.173.5.1099 . ПМК 2118839 . ПМИД 2022921 .
- ^ Перейти обратно: а б Томас М.П., Вангбо Дж., Маккроссан Дж. и др. (июнь 2014 г.). «Связывание лейкоцитарной протеазы с нуклеиновыми кислотами способствует ядерной локализации и расщеплению белков, связывающих нуклеиновые кислоты» . Журнал иммунологии . 192 (11): 5390–7. doi : 10.4049/jimmunol.1303296 . ПМК 4041364 . ПМИД 24771851 .
- ^ Марсет-Паласиос М., Дагган Б.Л., Шостак И. и др. (декабрь 2011 г.). «Гранзим B ингибирует выработку вируса осповакцины посредством протеолитического расщепления эукариотического фактора инициации 4 гамма 3» . ПЛОС Патогены . 7 (12): e1002447. дои : 10.1371/journal.ppat.1002447 . ПМК 3240606 . ПМИД 22194691 .
- ^ Хендель А., Хиберт П.Р., Бойвин В.А., Уильямс С.Дж., Гранвилл DJ (апрель 2010 г.). «Гранзимы при возрастных сердечно-сосудистых и легочных заболеваниях» . Смерть клеток и дифференцировка . 17 (4): 596–606. дои : 10.1038/cdd.2010.5 . ПМИД 20139894 .
- ^ 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 .
- ^ Хиберт П.Р., Бойвин В.А., Чжао Х., Макманус Б.М., Гранвиль DJ (2013). «Перфорин и гранзим B играют отдельные и разные роли в развитии атеросклеротических бляшек у мышей, нокаутных по аполипопротеину E» . ПЛОС ОДИН . 8 (10): е78939. Бибкод : 2013PLoSO...878939H . дои : 10.1371/journal.pone.0078939 . ПМК 3811993 . ПМИД 24205352 .
- ^ Чемберлен CM, Анг Л.С., Бойвин В.А. и др. (февраль 2010 г.). «Перфорин-независимая внеклеточная активность гранзима B способствует развитию аневризмы брюшной аорты» . Американский журнал патологии . 176 (2): 1038–49. дои : 10.2353/ajpath.2010.090700 . ПМК 2808106 . ПМИД 20035050 .
- ^ Перейти обратно: а б Сюй И., Паркинсон Л.Г., Шен Ю. и др. (2014). «Serpina3n ускоряет восстановление тканей на модели замедленного заживления ран на мышах с диабетом» . Смерть клеток и болезни . 5 (10): е1458. дои : 10.1038/cddis.2014.423 . ПМЦ 4237249 . ПМИД 25299783 .
- ^ Хендель А., Сюй И, Гранвиль DJ (июль 2014 г.). «Гранзим B высвобождает фактор роста эндотелия сосудов из внеклеточного матрикса и индуцирует проницаемость сосудов» . Лабораторное исследование . 94 (7): 716–25. дои : 10.1038/labinvest.2014.62 . ПМК 4074428 . ПМИД 24791744 .
- ^ Хиберт PR, Ву Д, Гранвиль DJ (октябрь 2013 г.). «Гранзим B разрушает внеклеточный матрикс и способствует задержке закрытия ран у мышей, нокаутных по аполипопротеину E» . Смерть клеток и дифференцировка . 20 (10): 1404–14. дои : 10.1038/cdd.2013.96 . ПМК 3770318 . ПМИД 23912712 .
- ^ Хиберт П.Р., Бойвин В.А., Абрахам Т., Пазуки С., Чжао Х., Гранвиль DJ (июнь 2011 г.). «Гранзим B способствует ремоделированию внеклеточного матрикса и старению кожи у мышей, нокаутных по аполипопротеину E». Экспериментальная геронтология . 46 (6): 489–99. дои : 10.1016/j.exger.2011.02.004 . ПМИД 21316440 . S2CID 33176028 .
- ^ Юэн CL, Кейн КП, Бликли RC (январь 2012 г.). «Четверть века гранзимов» . Смерть клеток и дифференцировка . 19 (1): 28–35. дои : 10.1038/cdd.2011.153 . ПМЦ 3252830 . ПМИД 22052191 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж 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 .
- ^ Трапани Дж.А. (2001). «Гранзимы: семейство сериновых протеаз лимфоцитарных гранул» . Геномная биология . 2 (12): ОБЗОРЫ3014. doi : 10.1186/gb-2001-2-12-reviews3014 . ПМК 138995 . ПМИД 11790262 .
