La granzima B ( GrB ) es una serina proteasa que se encuentra con mayor frecuencia en los gránulos de las células asesinas naturales (células NK) y las células T citotóxicas . Es secretada por estas células junto con la proteína formadora de poros perforina para mediar la apoptosis en las células diana.
Granzima B | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identificadores | ||||||||
CE no. | 3.4.21.79 | |||||||
No CAS. | 143180-74-9 | |||||||
Bases de datos | ||||||||
IntEnz | Vista IntEnz | |||||||
BRENDA | Entrada BRENDA | |||||||
FÁCIL | NiceZyme vista | |||||||
KEGG | Entrada KEGG | |||||||
MetaCyc | camino metabólico | |||||||
PRIAM | perfil | |||||||
Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
|
También se ha descubierto más recientemente que la granzima B es producida por una amplia gama de células no citotóxicas que van desde basófilos y mastocitos hasta células de músculo liso . [1] Las funciones secundarias de la granzima B también son numerosas. Se ha demostrado que la granzima B está involucrada en la inducción de inflamación al estimular la liberación de citocinas y también está involucrada en la remodelación de la matriz extracelular .
Los niveles elevados de granzima B también están implicados en una serie de enfermedades autoinmunes , varias enfermedades de la piel y diabetes tipo 1 .
Estructura
En los seres humanos, la granzima B está codificada por GZMB en el cromosoma 14q.11.2, que tiene 3,2 kb de longitud y consta de 5 exones . [2] Es una de las granzimas más abundantes, de las cuales hay 5 en humanos y 10 en ratones. [1] Se cree que la granzima B ha evolucionado a partir de un precursor relacionado con la granzima H y es más eficaz en concentraciones más bajas que las otras granzimas. [3]
La enzima se encuentra inicialmente en una forma de zimógeno precursor inactivo , con una secuencia de péptido amino terminal adicional . [3] Esta secuencia puede ser escindida por la catepsina C , eliminando 2 aminoácidos . [4] También se ha informado que la catepsina H activa la granzima B. [2]
La estructura de la granzima B consta de dos láminas β de 6 hebras con 3 segmentos de dominio trans. En los gránulos de los linfocitos citotóxicos, la enzima puede existir en dos formas glicosiladas . La forma con alto contenido de manosa pesa 32 kDa y la forma compleja, 35 kDa. [2]
La granzima B contiene la tríada catalítica histidina - ácido aspártico - serina en su sitio activo y preferentemente se escinde después de un residuo de ácido aspártico situado en la posición P1. El residuo de ácido aspártico a escindir se asocia con un residuo de arginina en el bolsillo de unión de la enzima. [5] La granzima B es activa a un pH neutro y, por lo tanto, es inactiva en los gránulos ácidos de CTL. La enzima también se vuelve inactiva cuando se une a la serglicina en los gránulos para evitar que se desencadene la apoptosis dentro de las propias células T citotóxicas. [4]
Entrega
La granzima B se libera con perforina que se inserta en la membrana plasmática de la célula diana formando un poro . La perforina tiene un radio de 5,5 nm y la granzima B tiene un radio de acción de 2,5 nm y, por lo tanto, puede pasar a través del poro de la perforina al objetivo que se va a destruir.
Alternativamente, una vez liberada, la granzima B puede unirse a receptores que contienen heparán sulfato cargados negativamente en una célula diana y convertirse en endocitosis . Las vesículas que llevan la enzima al interior luego estallan, exponiendo la granzima b al citoplasma y sus sustratos . [3] La Hsp-70 también se ha relacionado con la ayuda a la entrada de granzima B. [5] [6]
También se ha propuesto que la granzima B ingrese a una diana intercambiando primero su serglicina unida por fosfolípidos negativos en la membrana plasmática de una diana. La entrada se produce entonces por el proceso menos selectivo de pinocitosis absortiva . [2]
Apoptosis mediada por granzima B
Una vez dentro de la célula diana, la granzima B puede escindir y activar las caspasas iniciadoras 8 y 10 , y las caspasas ejecutoras 3 y 7, que desencadenan la apoptosis. [1] La caspasa 7 es la más sensible a la granzima B y las caspasas 3, 8 y 10 solo se escinden en fragmentos intermedios y necesitan una escisión adicional para una activación completa. [7]
La granzima B también puede escindir BID, lo que lleva a la oligomerización de BAX / BAK y la liberación de citocromo c de las mitocondrias . La granzima B puede escindir ICAD, lo que conduce a la fragmentación del ADN y al patrón en escalera asociado con la apoptosis. [1]
Granzima B tiene un potencial de más de 300 sustratos y puede escindir Mcl-1 en la membrana mitocondrial externa aliviando su inhibición de Bim . Bim estimula la oligomerización de BAX / BAK, la permeabilidad de la membrana mitocondrial y la apoptosis. La granzima B también puede escindir HAX1 (proteína X-1 asociada a Hs-1) para facilitar la polarización de las mitocondrias. [2]
La granzima B también puede generar un nivel citotóxico de especies de oxígeno reactivas mitocondriales (ROS) para mediar la muerte celular. [8] Se cree que las vías de muerte celular independientes de las caspasas surgieron para vencer a los virus que pueden inhibir las caspasas y prevenir la apoptosis. [4]
Objetivos
Núcleo
La granzima B tiene muchos sustratos ubicados en el núcleo . Granzima B puede escindir PARP (poli ADP ribosa polimerasa) y ADN PK (ADN proteína quinasa) para interrumpir la reparación del ADN y la integración del ADN retroviral . Granzima B puede también cleave nucleofosmina , topoisomerasa 1 y nucleolina para prevenir la replicación viral.
La granzima B puede escindir ICP4 del virus HSV 1, que es una proteína esencial utilizada para la transactivación génica , y la NUMA (proteína del aparato mitótico nuclear) se puede escindir para prevenir la mitosis . [1]
La granzima B también puede escindir la DBP (proteína de unión al ADN) en un fragmento de 50 kDa y luego en 60 kDa adicionales indirectamente a través de las caspasas que activa. [9]
La matriz extracelular
La granzima B puede degradar muchas proteínas de la matriz extracelular (MEC), incluidas la fibronectina , la vitronectina y el agrecano . La escisión puede causar la muerte celular por anoikis y liberar alarmas del ECM induciendo inflamación. [1] Los fragmentos de fibronectina pueden atraer neutrófilos y estimular la expresión de MMP de los condrocitos . [5] Los basófilos secretan granzima B para degradar los contactos entre células endoteliales , lo que permite la extravasación a los sitios de inflamación. [6]
La granzima B también puede inducir inflamación al procesar las citocinas IL-1α e IL18 . También puede desencadenar la liberación de IL6 e IL8 a través de la activación de PAR1 (receptor 1 activado por proteasa). [10]
La escisión de la vitronectina se produce en el sitio de unión de la integrina RGD que interrumpe las vías de señalización del crecimiento celular. La escisión de laminina y fibronectina interrumpe la unión de la unión dérmica-epidérmica y la comunicación cruzada, mientras que la destrucción de decorina por la granzima B provoca desorganización del colágeno , adelgazamiento de la piel y envejecimiento. Los queratinocitos pueden expresar granzima B después de la exposición a los rayos UVA y UVB, lo que está relacionado con el fotoenvejecimiento de la piel. [10]
La granzima B también puede afectar la cicatrización de heridas. La escisión del factor von Willebrand inhibe la agregación plaquetaria y del plasminógeno produce un fragmento de angiostatina que previene la angiogénesis . El corte de fibronectinas y vitronectinas retrasa la formación de una matriz provisional que dificulta aún más la cicatrización de la herida. [10]
Regulación de células T
La granzima B es secretada por las células T reguladoras para destruir las células T CD4 + que no han estado expuestas a las células huésped que están restringidas a los tejidos periféricos y no pueden llegar al timo . Esta muerte celular inducida por activación (AICD) se puede lograr sin la vía de muerte Fas y previene la reacción autoinmune a los autoantígenos . [1]
Inhibidores
El inhibidor más común de la granzima B es SERPINB9, también conocido como inhibidor de proteinasa nueve (PI-9), que tiene 376 aminoácidos de longitud y se encuentra en el núcleo y el citoplasma. [2] Es producido por muchos tipos de células para protegerse de la muerte celular accidental mediada por granzima B. PI-9 es metaestable y forma una conformación energéticamente favorable cuando se une a la granzima B. El centro del bucle reactivo (RCL) de la molécula de PI-9 actúa como un pseudosustrato y forma inicialmente un complejo de Michaelis reversible. Una vez que el enlace peptídico del RCL se escinde entre las posiciones P1 y P1 ', la granzima B se inhibe permanentemente. Sin embargo, si el RCL se escinde de manera eficiente, PI-9 no actúa como un sustrato suicida 1: 1 y la granzima B se deja sin inhibir. [11] Granzima M también puede escindir PI-9 en el núcleo y el citoplasma para aliviar la inhibición de la granzima B. [2] La proteína L4-100K de los adenovirus también puede inhibir la granzima B al unirse a exositos y bolsas de unión específicas. [3] L4-100K es una proteína de ensamblaje que puede transportar capsómeros de hexones al núcleo de un adenovirus. La granzima H puede escindir 100 k en un fragmento de 90 kDa para aliviar esta inhibición que es importante en las células infectadas con adenovirus 5. [9]
Papel en la enfermedad
La granzima B tiene una concentración normal de 20-40 pg / ml en el plasma sanguíneo mientras que retiene el 70% de actividad y se encuentran concentraciones elevadas de granzima B en varios estados patológicos. [5] La granzima B puede generar autoantígenos al escindir en regiones desordenadas y regiones enlazadoras de antígenos que exponen nuevos epítopos y esto puede causar el desarrollo de enfermedades autoinmunes. [5] [12]
La liberación de granzima B con perforina de las células T CD8 + puede provocar el rechazo del trasplante de corazón y riñón al destruir las células endoteliales alogénicas. La destrucción de las células β productoras de insulina en los islotes pancreáticos está mediada por las células T y la granzima B que contribuyen a la diabetes tipo 1. La granzima B también puede mediar en la muerte de las células después de una lesión de la médula espinal y se encuentra en niveles elevados en la artritis reumatoide .
La EPOC (Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica) se ha atribuido a la granzima B secretada por las células NK y T que provoca la apoptosis de las células epiteliales bronquiales . La desestabilización y remodelación de la matriz por parte de la granzima B también está relacionada con la patogenia del asma . La granzima B puede matar los melanocitos causando la afección cutánea vitiligo y la sobreexpresión de granzima B se encuentra en casos de dermatitis de contacto , liquen escleroso y liquen plano .
Se han identificado células citotóxicas que expresan granzima B cerca de los folículos pilosos, vinculando un posible papel en la caída del cabello. [5] Las propiedades de remodelación de la ECM de la granzima B también han implicado su participación en la remodelación del ventrículo izquierdo , lo que aumenta las posibilidades posteriores de infarto de miocardio . El debilitamiento de la capa fibrosa de las placas de ateroma por apoptosis de las células del músculo liso también se ha relacionado con la granzima B. [13]
Ver también
- GZMB
Referencias
- ^ a b c d e f g Afonina IS, Cullen SP, Martin SJ (mayo de 2010). "Funciones citotóxicas y no citotóxicas de la granzima B de proteasa CTL / NK". Revisiones inmunológicas . 235 (1): 105-16. doi : 10.1111 / j.0105-2896.2010.00908.x . PMID 20536558 .
- ^ a b c d e f g Rousalova I, Krepela E (diciembre de 2010). "Apoptosis inducida por granzima B en células cancerosas y su regulación (revisión)" . Revista Internacional de Oncología . 37 (6): 1361–78. doi : 10.3892 / ijo_00000788 . PMID 21042704 .
- ^ a b c d Kurschus FC, Jenne DE (mayo de 2010). "Entrega y potencial terapéutico de granzima B humana". Revisiones inmunológicas . 235 (1): 159–71. doi : 10.1111 / j.0105-2896.2010.00894.x . PMID 20536562 .
- ^ a b c Wowk ME, Trapani JA (julio de 2004). "Actividad citotóxica de la toxina de linfocitos granzima B". Microbios e infección . 6 (8): 752–8. doi : 10.1016 / j.micinf.2004.03.008 . PMID 15207822 .
- ^ a b c d e f Boivin WA, Cooper DM, Hiebert PR, Granville DJ (noviembre de 2009). "Granzima B intracelular versus extracelular en inmunidad y enfermedad: desafiando el dogma" . Investigación de laboratorio; Revista de métodos técnicos y patología . 89 (11): 1195–220. doi : 10.1038 / labinvest.2009.91 . PMID 19770840 .
- ^ a b Cullen SP, Brunet M, Martin SJ (abril de 2010). "Granzimas en cáncer e inmunidad" . Muerte y diferenciación celular . 17 (4): 616–23. doi : 10.1038 / cdd.2009.206 . PMID 20075940 .
- ^ Waterhouse NJ, Sedelies KA, Trapani JA (febrero de 2006). "Papel de la permeabilización de la membrana externa mitocondrial inducida por Bid en la apoptosis inducida por granzima B". Inmunología y Biología Celular . 84 (1): 72–8. doi : 10.1111 / j.1440-1711.2005.01416.x . PMID 16405654 .
- ^ Choy JC (abril de 2010). "Granzimas y perforina en el rechazo de trasplantes de órganos sólidos" . Muerte y diferenciación celular . 17 (4): 567–76. doi : 10.1038 / cdd.2009.161 . PMID 19876069 .
- ^ a b Waterhouse NJ, Trapani JA (septiembre de 2007). "H es de ayudante: la granzima H ayuda a la granzima B a matar las células infectadas con adenovirus". Tendencias en inmunología . 28 (9): 373–5. doi : 10.1016 / j.it.2007.08.001 . PMID 17766182 .
- ^ a b c Hiebert PR, Granville DJ (diciembre de 2012). "Granzima B en lesiones, inflamación y reparación". Tendencias en Medicina Molecular . 18 (12): 732–41. doi : 10.1016 / j.molmed.2012.09.009 . PMID 23099058 .
- ^ Kaiserman D, Bird PI (abril de 2010). "Control de granzimas por serpinas" . Muerte y diferenciación celular . 17 (4): 586–95. doi : 10.1038 / cdd.2009.169 . PMID 19893573 .
- ^ Darrah E, Rosen A (abril de 2010). "Escisión de autoantígenos de granzima B en autoinmunidad" . Muerte y diferenciación celular . 17 (4): 624–32. doi : 10.1038 / cdd.2009.197 . PMC 3136751 . PMID 20075942 .
- ^ Saito Y, Kondo H, Hojo Y (marzo de 2011). "Granzima B como factor novedoso implicado en enfermedades cardiovasculares" . Revista de Cardiología . 57 (2): 141–7. doi : 10.1016 / j.jjcc.2010.10.001 . PMID 21168312 .
enlaces externos
- Granzyme + B en la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Encabezados de temas médicos (MeSH)