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| グランザイムB | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 3.4.21.79 | ||||||||
| CAS番号 | 143180-74-9 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
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グランザイム B ( GrB ) は、ナチュラルキラー細胞(NK 細胞) および細胞傷害性 T 細胞の顆粒に最も一般的に見られるセリンプロテアーゼ グランザイムの 1 つです。これらの細胞によって、孔形成タンパク質パーフォリンとともに分泌され、標的細胞のアポトーシスを媒介します。
グランザイムBは、好塩基球や肥満細胞から平滑筋細胞に至るまで、幅広い非細胞傷害性細胞によって産生されることもわかっています。[1]グランザイムBの二次的機能も数多くあります。グランザイムBは、サイトカイン放出を刺激して炎症を誘発することに関与していることが示されており、細胞外マトリックスのリモデリングにも関与しています。
グランザイム B レベルの上昇は、多くの自己免疫疾患、いくつかの皮膚疾患、および1 型糖尿病にも関係しています。
構造
ヒトでは、グランザイムBは染色体14q.11.2上のGZMBによってコードされており、長さは3.2kbで、5つのエクソンで構成されています。[2]これは最も豊富なグランザイムの1つで、ヒトには5つ、マウスには10個あります。[1]グランザイムBは、グランザイムH関連の前駆体から進化したと考えられており、他のグランザイムよりも低濃度でより効果的です。[3]
この酵素は、最初は不活性な前駆体チモーゲン型で、アミノ末端ペプチド配列が追加されています。[3]この配列はカテプシンCによって切断され、2つのアミノ酸が除去されます。[4] カテプシンHはグランザイムBを活性化することも報告されています。[2]
グランザイムBの構造は、3つのトランスドメインセグメントを持つ2つの6本鎖βシートで構成されています。細胞傷害性リンパ球の顆粒では、この酵素は2つのグリコシル化形態で存在することができます。高マンノース形態の重量は32kDaで、複合形態の重量は35kDaです。[2]
グランザイムBは活性部位にヒスチジン-アスパラギン酸-セリンの触媒三元構造 を含み、P1位置にあるアスパラギン酸残基の後で優先的に切断する。切断されるアスパラギン酸残基は、酵素の結合ポケット内のアルギニン残基と結合する。 [5] グランザイムBは中性pHで活性であるため、酸性CTL顆粒内では不活性である。また、顆粒内のセルグリシンと結合すると酵素は不活性になり、細胞傷害性T細胞自体の内部でアポトーシスが誘発されるのを防ぐ。[4]
配達
グランザイム B は、標的細胞の細胞膜に挿入されて孔を形成するパーフォリンとともに放出されます。パーフォリンの半径は 5.5 nm で、グランザイム B のストークス半径は 2.5 nm であるため、パーフォリンの孔を通過して破壊される標的に到達できます。
あるいは、放出されたグランザイムBは、標的細胞上の負に帯電したヘパラン硫酸を含む受容体に結合し、エンドサイトーシスされる。酵素を運ぶ小胞が破裂し、グランザイムBが細胞質とその基質に露出する。[3] Hsp-70もグランザイムBの進入を助けることがわかっている。[5] [6]
グランザイムBは、まず結合したセルグリシンを標的の細胞膜内の負のリン脂質と交換することによって標的に進入するとも提案されている。その後、選択性の低い吸収性ピノサイトーシスのプロセスによって進入が起こる。[2]
媒介アポトーシス
標的細胞内に入ると、グランザイムBは開始カスパーゼ8と10、およびアポトーシスを誘発する実行カスパーゼ3と7を切断して活性化することができます。 [1]カスパーゼ7はグランザイムBに対して最も敏感で、カスパーゼ3、8、10は中間断片にのみ切断され、完全な活性化にはさらなる切断が必要です。[7]
グランザイムBはBIDを切断してBAX / BAK オリゴマー化とミトコンドリアからのシトクロムcの放出を引き起こすこともできる。グランザイムBはICADを切断してDNAの断片化とアポトーシスに関連するラダーパターンを引き起こすことができる。[1]
グランザイムBは300以上の基質を切断する可能性があり、ミトコンドリア外膜のMcl-1を切断してBimの阻害を解除することができます。BimはBAX/BAKオリゴマー化、ミトコンドリア膜透過性、アポトーシスを刺激します。グランザイムBはHAX1 （Hs-1関連タンパク質X-1）を切断してミトコンドリアの分極を促進します。[2]
グランザイムBは細胞死を媒介するために細胞毒性レベルのミトコンドリア活性酸素種（ROS）を生成することもできる。[8]カスパーゼ非依存性細胞死経路は、カスパーゼを阻害してアポトーシスを防ぐことができるウイルスを克服するために生まれたと考えられている。[4]
ターゲット
核
グランザイム B には核内に存在する多くの基質があります。グランザイム B はPARP (ポリ ADP リボースポリメラーゼ) とDNA PK (DNA タンパク質キナーゼ) を切断して DNA 修復とレトロウイルスDNA の統合を阻害します。また、グランザイム B はヌクレオフォスミン、トポイソメラーゼ 1、ヌクレオリンを切断してウイルスの複製を防止します。
グランザイムBは、遺伝子転写活性化に必須のタンパク質であるHSV1ウイルスのICP4を切断することができ、またNUMA（核分裂装置タンパク質）を切断して有糸分裂を防ぐことができる。[1]
グランザイムBは、活性化するカスパーゼを介して間接的にDBP（DNA結合タンパク質）を50kDaの断片に切断し、さらに60kDaに切断することもできる。 [9]
細胞外マトリックス
グランザイムBは、フィブロネクチン、ビトロネクチン、アグリカンなど、細胞外マトリックス（ECM）内の多くのタンパク質を分解することができます。切断により、アノイキスによる細胞死が引き起こされ、ECMからアラーミンが放出されて炎症が誘発されます。[1]フィブロネクチンの断片は好中球を引き寄せ、軟骨細胞からのMMP発現を刺激します。[5]好塩基球はグランザイムBを分泌して内皮細胞間接触を分解し、炎症部位への血管外漏出を可能にします。 [6]
グランザイムBはサイトカインIL-1αとIL18を処理して炎症を誘発することもあります。また、 PAR1 （プロテアーゼ活性化受容体1）の活性化を介してIL6とIL8の放出を誘発することもできます。[10]
RGDインテグリン結合部位でビトロネクチンの切断が起こり、細胞成長シグナル伝達経路が遮断される。ラミニンとフィブロネクチンの切断により真皮と表皮の接合部が破壊され、クロストークが生じる一方、グランザイムBによるデコリンの破壊によりコラーゲンの組織化が乱れ、皮膚が薄くなり、老化が進む。ケラチノサイトはUVAとUVBへの曝露後にグランザイムBを発現し、これが皮膚の光老化につながる。 [10]
グランザイムBは創傷治癒を阻害する可能性もあります。フォン・ヴィレブランド因子の切断は血小板凝集を阻害し、プラスミノーゲンの切断は血管新生を妨げるアンジオスタチン断片を生成します。フィブロネクチンとビトロネクチンの切断は暫定的なマトリックスの形成を遅らせ、創傷治癒をさらに阻害します。[10]
T細胞制御
グランザイムBは制御性T細胞（Treg）から分泌され、末梢組織に限定され胸腺に到達できない宿主細胞にさらされていないCD4 + T細胞を殺します。この活性化誘導性細胞死（AICD）はFas細胞死経路なしで達成でき、自己抗原に対する自己免疫反応を防ぎます。[1]
阻害剤
グランザイムBの最も一般的な阻害剤はSERPINB9で、プロテイナーゼ阻害剤9（PI-9）としても知られ、376アミノ酸長で、核と細胞質に存在します。[2] これは、グランザイムBを介した偶発的な細胞死から身を守るために、多くの種類の細胞によって生成されます。PI-9は準安定であり、グランザイムBに結合するとエネルギー的に好ましい立体配座を形成します。PI-9分子の反応性ループ中心（RCL）は擬似基質として機能し、最初は可逆的なミカエリス複合体を形成します。RCLのペプチド結合が位置P1とP1'の間で切断されると、グランザイムBは永久に阻害されます。ただし、RCLが効率的に切断されると、PI-9は1：1の自殺基質として機能せず、グランザイムBは阻害されないままになります。[11] グランザイムMは核と細胞質のPI-9を切断してグランザイムBの阻害を解除することもできます。[2]アデノウイルス のタンパク質L4-100Kも、エクソサイトと特定の結合ポケットに結合してグランザイムBを阻害することができます。 [3] L4-100Kは、ヘキソンカプソメアをアデノウイルスの核に輸送できるアセンブリタンパク質です。100kはグランザイムHによって90kDaの断片に切断され、アデノウイルス5に感染した細胞で重要なこの阻害を解除することができます。[9]
病気における役割
グランザイムBは、血漿中で70%の活性を保持しながら20～40 pg/mlの正常濃度を示し、多くの疾患状態ではグランザイムBの濃度上昇が認められる。 [5]グランザイムBは、抗原の不規則領域やリンカー領域を切断して新しいエピトープ を露出させることで自己抗原を生成し、これが自己免疫疾患の発症を引き起こす可能性がある。[5] [12]
CD8 + T細胞からパーフォリンとともに放出されるグランザイムBは、同種内皮細胞を殺し、心臓および腎臓 移植の拒絶反応を引き起こす可能性があります。膵島におけるインスリン産生β細胞の破壊は、 T細胞とグランザイムBによって媒介され、1型糖尿病の一因となります。グランザイムBは脊髄損傷後の細胞死を媒介することもでき、関節リウマチでは高濃度で検出されます。
慢性閉塞性肺疾患（COPD）は、NK細胞とT細胞から分泌され、気管支上皮細胞のアポトーシスを引き起こすグランザイムBに起因すると考えられています。グランザイムBによるマトリックスの不安定化とリモデリングは、喘息の発症にも関連しています。グランザイムBは、皮膚疾患である白斑を引き起こすメラノサイトを殺し、接触性皮膚炎、硬化性苔癬、扁平苔癬の症例ではグランザイムBの過剰発現が見られます。
グランザイムBを発現する細胞傷害性細胞は毛包の近くで特定されており、脱毛症に関与している可能性がある。 [5] グランザイムBのECMリモデリング特性は左心室リモデリングへの関与も示唆しており、その結果として心筋梗塞の可能性が高まる。平滑筋細胞のアポトーシスによるアテローム性プラークの線維性帽の弱化もグランザイムBに関連している。[13]
最近では、細胞外グランザイムBが、多くの自己免疫疾患（関節炎、自己免疫性水疱、強皮症、狼瘡など）（レビュー[14]）や加齢に伴う慢性炎症性疾患（光老化、動脈瘤、動脈硬化、COPD、黄斑変性など）（レビュー[15]）において重要な役割を果たすことが示唆されています。これらの疾患の多くでは、実験モデル、遺伝学的アプローチ、薬理学的アプローチの使用を通じて概念実証が行われています。
参考文献
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外部リンク
- 米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)にある Granzyme+B
