Гранзим - Granzyme
Гранзимы - это сериновые протеазы, высвобождаемые цитоплазматическими гранулами цитотоксических Т-клеток и естественных киллеров (NK). Они вызывают запрограммированную гибель клеток (апоптоз) в клетке-мишени, тем самым устраняя клетки, которые стали злокачественными или инфицированы вирусами или бактериями . Гранзимы также убивают бактерии и подавляют репликацию вирусов. В NK-клетках и Т-клетках гранзимы упакованы в цитотоксические гранулы вместе с перфорином . Гранзимы также можно обнаружить в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме, комплексе Гольджи и ретикулуме транс-Гольджи. Содержимое цитотоксических гранул позволяет гранзимам проникать 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. Они тесно связаны с другими иммунной сериновых протеаз , выраженных врожденных иммунных клеток, таких как эластаза нейтрофилов и катепсина G .
Гранзим B активирует апоптоз, активируя каспазы (особенно каспазу-3 ), которая расщепляет многие субстраты, включая активируемую каспазой ДНКазу, вызывая гибель клеток. Гранзим B также расщепляет белок Bid , который задействует белки Bax и Bak для изменения проницаемости мембран митохондрий, вызывая высвобождение цитохрома c (который является одной из частей, необходимых для активации каспазы-9 через апоптосомы ), Smac / Diablo и Omi / HtrA2 (которые подавляют ингибитор белков апоптоза (IAP)), среди других белков. Гранзим B также расщепляет многие белки, ответственные за апоптоз, в отсутствие активности каспаз. Другие гранзимы активируют гибель клеток за счет каспазозависимых и каспазонезависимых механизмов.
Помимо уничтожения своих клеток-мишеней, гранзимы могут нацеливаться и убивать внутриклеточные патогены. Гранзимы A и B вызывают летальное окислительное повреждение бактерий, расщепляя компоненты цепи переноса электронов, в то время как гранзим B расщепляет вирусные белки, подавляя активацию и репликацию вирусов. Гранзимы связываются непосредственно с ДНК и РНК нуклеиновых кислот; это усиливает их расщепление белков, связывающих нуклеиновые кислоты.
Совсем недавно, помимо Т-лимфоцитов, было показано, что гранзимы экспрессируются в других типах иммунных клеток, таких как дендритные клетки, В-клетки и тучные клетки. Кроме того, гранзимы могут также экспрессироваться в неиммунных клетках, таких как кератиноциты, пневмоциты и хондроциты. Поскольку многие из этих типов клеток либо не экспрессируют перфорин, либо не образуют иммунологических синапсов, гранзим B выделяется 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. Внеклеточный гранзим B вовлечен в патогенез атеросклероза, аневризмы, сосудистого истечения, хронического заживления ран и старения кожи.
История
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. Юрг смог идентифицировать 8 различных гранзимов и обнаружил частичные аминокислотные последовательности для каждого. Молекулы неофициально назывались Grs за пять лет до того, как Юрг и его команда придумали название granzymes, которое было широко принято научным сообществом.
Секрецию гранзима можно обнаружить и измерить с помощью методов вестерн-блоттинга или ELISA . Клетки, секретирующие гранзимы, могут быть идентифицированы и количественно определены с помощью проточной цитометрии или ELISPOT . Альтернативно, активность гранзимов может быть определена на основании их протеазной активности.
Прочие функции
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 имеют инфекционное заболевание 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». Когда гранзимы находятся во внеклеточном состоянии, они обладают способностью активировать макрофаги и тучные клетки, чтобы инициировать воспалительную реакцию. Взаимодействие между гранзимами и соматическими клетками все еще необъяснимо, но прогресс в понимании этого процесса происходит постоянно. Другие гранзимы, такие как гранзим К , были обнаружены у большого количества пациентов с сепсисом. Было обнаружено, что Granzyme H имеет прямую корреляцию с пациентами с вирусной инфекцией. Ученые пришли к выводу, что гранзим H специализируется на обнаружении «протеолитической деградации», обнаруживаемой в вирусных белках.
Каллен далее заявляет в своей статье, что гранзимы могут играть роль в иммуномодуляции или поддерживать гомеостаз в иммунной системе во время инфекции. «У людей потеря функции перфорина приводит к синдрому, называемому семейным гемофагоцитарным лимфогистиоцитозом […]». Этот синдром может привести к смерти, потому что и Т-клетки, и макрофаги размножаются, чтобы бороться с патогеном, что приводит к вредным уровням провоспалительных цитокинов. Гиперактивация может привести к воспалению жизненно важных органов, анемии из-за сверхактивированных 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 их способности бороться с инфекцией. Гранзим А содержит определенные химические вещества, которые позволяют ему вызывать пролиферацию В-клеток, снижая вероятность роста и образования рака. Тесты на мышах показали, что гранзимы А и В могут не иметь прямого отношения к борьбе с вирусными инфекциями, но помогают ускорить реакцию иммунной системы.
В исследованиях рака
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». Для того чтобы опухоль прогрессировала, необходимы условия в организме и в окружающей его области, способствующие ее росту. Почти у всех людей есть иммунные клетки, подходящие для борьбы с опухолями в организме. Исследования показали, что иммунная система даже имеет способность предотвращать рост предраковых клеток и регулировать регресс уже сформировавшихся опухолей. Опасность раковых клеток заключается в том, что они способны подавлять функцию иммунной системы. Хотя опухоль может быть в начальной стадии и очень слабой, она может выделять химические вещества, которые подавляют функцию иммунной системы, позволяя ей расти и становиться вредной. Тесты показали, что мыши без гранзимов и перфоринов подвержены высокому риску распространения опухолей по всему телу.
Опухоли обладают способностью ускользать от иммунного надзора за счет секреции иммуносупрессивного TGF-β . Это подавляет пролиферацию и активацию Т-клеток. Продукция TGF-β - самый мощный механизм иммунного избегания, используемый опухолями. TGF-β подавляет экспрессию пяти различных цитотоксических генов, включая перфорин, гранзим A и гранзим B, что затем ингибирует опосредованный Т-клетками клиренс опухоли.
Роль перфорина в защите организма от лимфомы была подчеркнута, когда ученые обнаружили, что р53 не играет такой большой роли в надзоре за лимфомой, как его аналог перфорин. Было обнаружено, что перфорин и гранзимы имеют напрямую связанную способность защищать организм от образования различных видов лимфом.
