La granzima B ( GrB ) es una de las granzimas de serina proteasa que se encuentran más comúnmente 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.
También se ha descubierto que la granzima B es producida por una amplia gama de células no citotóxicas, desde basófilos y mastocitos hasta células musculares lisas . [1] Las funciones secundarias de la granzima B también son numerosas. Se ha demostrado que la granzima B está involucrada en la inducción de la 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 .
En los seres humanos, la granzima B está codificada por GZMB en el cromosoma 14q.11.2, que tiene una longitud de 3,2 kb 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 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 consiste en dos láminas β de seis cadenas con tres 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 se escinde preferentemente después de un residuo de ácido aspártico situado en la posición P1. El residuo de ácido aspártico que se va 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]
La granzima B se libera con la perforina, que se inserta en la membrana plasmática de la célula diana y forma un poro . La perforina tiene un radio de 5,5 nm y la granzima B tiene un radio de Stokes de 2,5 nm, por lo que puede atravesar el poro de la perforina y llegar a la célula diana que se va a destruir.
Alternativamente, una vez liberada, la granzima B puede unirse a receptores con carga negativa que contienen sulfato de heparán en una célula diana y ser endocitada . Las vesículas que llevan la enzima en su interior 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 la granzima B. [5] [6]
También se ha propuesto que la granzima B ingresa a un objetivo intercambiando primero su serglicina unida por fosfolípidos negativos en la membrana plasmática del objetivo. La entrada luego ocurre mediante el proceso menos selectivo de pinocitosis absortiva . [2]
Una vez dentro de la célula objetivo, 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 lleva a la fragmentación del ADN y al patrón de encadenamiento asociado con la apoptosis. [1]
La 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 reactivas de oxígeno (ROS) mitocondriales para mediar en la muerte celular. [8] Se cree que las vías de muerte celular independientes de la caspasa surgieron para superar a los virus que pueden inhibir las caspasas y prevenir la apoptosis. [4]
La granzima B tiene muchos sustratos ubicados en el núcleo . La granzima B puede escindir la PARP (poli ADP ribosa polimerasa) y la DNA PK (proteína quinasa del ADN) para interrumpir la reparación del ADN y la integración del ADN retroviral . La granzima B también puede escindir la nucleofosmina , la topoisomerasa 1 y la 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 genética , y 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 granzima B puede degradar muchas proteínas en la matriz extracelular (MEC), incluidas la fibronectina , la vitronectina y el agrecano . La escisión puede causar la muerte celular por anoikis y liberar alarminas de la MEC, lo que induce 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 sitios de inflamación. [6]
La granzima B también puede inducir inflamación mediante el procesamiento de las citocinas IL-1α e IL18 . También puede desencadenar la liberación de IL6 e IL8 mediante 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, lo que interrumpe las vías de señalización del crecimiento celular. La escisión de la laminina y la fibronectina interrumpe la unión dermoepidérmica y la comunicación cruzada, mientras que la destrucción de la decorina por la granzima B provoca la desorganización del colágeno , el adelgazamiento y el envejecimiento de la piel. 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 perjudicar la cicatrización de heridas. La escisión del factor de von Willebrand inhibe la agregación plaquetaria y del plasminógeno produce un fragmento de angiostatina que impide la angiogénesis . El corte de fibronectinas y vitronectinas retrasa la formación de una matriz provisional, lo que perjudica aún más la cicatrización de heridas. [10]
La granzima B es secretada por las células T reguladoras (Tregs) para matar las células T CD4 + que no han sido 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 antígenos propios . [1]
El inhibidor más común de la granzima B es SERPINB9, también conocido como inhibidor de la 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 la granzima B. El 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 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 de forma permanente. Sin embargo, si el RCL se escinde de forma eficiente, el PI-9 no actúa como un sustrato suicida 1:1 y la granzima B queda desinhibida. [11] La granzima M también puede escindir el PI-9 en el núcleo y el citoplasma para liberar a la granzima B de la inhibición. [2] La proteína L4-100K de los adenovirus también puede inhibir la granzima B al unirse a exositios y bolsillos de unión específicos. [3] L4-100K es una proteína de ensamblaje que puede transportar capsómeros de hexón al núcleo de un adenovirus. 100k puede ser escindido en un fragmento de 90kDa por la granzima H para aliviar esta inhibición que es importante en las células infectadas por el adenovirus 5. [9]
La granzima B tiene una concentración normal de 20-40 pg/ml en el plasma sanguíneo , mientras que retiene el 70% de su actividad, y se encuentran concentraciones elevadas de granzima B en varios estados patológicos. [5] La granzima B puede generar autoantígenos al escindirse en regiones desordenadas y regiones de enlace de antígenos, exponiendo nuevos epítopos , y esto puede provocar el desarrollo de enfermedades autoinmunes. [5] [12]
La liberación de granzima B con perforina de las células T CD8 + puede provocar el rechazo de trasplantes de corazón y riñón al matar 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, lo que contribuye a la diabetes tipo 1. La granzima B también puede mediar la muerte de células después de una lesión de la médula espinal y se encuentra en niveles elevados en la artritis reumatoide .
La enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) se ha atribuido a la granzima B secretada por las células NK y T que causa la apoptosis de las células epiteliales bronquiales . La desestabilización y remodelación de la matriz por la granzima B también está relacionada con la patogénesis del asma . La granzima B puede matar melanocitos causando la afección cutánea vitíligo y la sobreexpresión de la 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 , lo que vincula un posible papel en la pérdida de cabello. [5] Las propiedades de remodelación de la matriz extracelular de la granzima B también han implicado su participación en la remodelación del ventrículo izquierdo , lo que aumenta las probabilidades posteriores de infarto de miocardio . El debilitamiento de la capa fibrosa de las placas ateromatosas por apoptosis de las células musculares lisas también se ha vinculado a la granzima B. [13]
Más recientemente, se ha señalado que la granzima B extracelular desempeña un papel clave en una serie de trastornos autoinmunes (p. ej., artritis, ampollas autoinmunes, esclerodermia, lupus) (revisado en [14] ) y/o inflamatorios crónicos relacionados con la edad (fotoenvejecimiento, aneurisma, aterosclerosis, EPOC, degeneración macular, etc.) (revisado en [15] ). En muchas de estas afecciones, se ha demostrado la eficacia de la prueba de concepto mediante el uso de modelos experimentales, enfoques genéticos y/o enfoques farmacológicos.
