La granulisina ( GNLY ) es una proteína expresada en la mayoría de los mamíferos que funciona como un péptido antimicrobiano liberado por los linfocitos asesinos en gránulos citotóxicos. [3] [4] Es un péptido formador de poros, ya que puede perforar una pared celular microbiana, lo que permite que otras enzimas que inducen la muerte ingresen al microbio y provoquen microptosis. [3] La GNLY es inhibida por el colesterol y es más eficaz para ayudar a matar microbios deficientes en colesterol. [5]
Forma parte de la familia de proteínas similares a la saponina y su gen se encuentra en el segundo cromosoma de los humanos. [3] Se distingue por su estructura de 5 hélices α. Su expresión está restringida a células inmunes citotóxicas como las células T citotóxicas , las células NK , las células NKT y las células T γδ . [4] [3] Los ortólogos de esta proteína se encuentran en la mayoría de las especies de mamíferos, como en vacas y cerdos, pero no en roedores. [5] [3] [4]
La granulisina también es un agente activo en muchas enfermedades, incluidas la lepra y la necrólisis epidérmica tóxica. [3]
La granulisina tiene una estructura de cinco hélices alfa y es parte de la familia de proteínas similares a la saposina. [5] Se expresa en dos formas: una proteína precursora de 15 kDa, el producto de la traducción, y una proteína citotóxica de 9 kDa, que se forma después de la escisión de los extremos amino y carbonilo de la proteína de 15 kDa. [5] [4] [3]
La forma de 15 kDa consta de 145 aminoácidos y es una proteína inactiva. [3] Existe en su propio gránulo después de la traducción , y la liberación de la proteína es desencadenada por la proteína quinasa C (PKC). [5] Sus extremos C y N funcionan para dirigir adecuadamente la molécula a los gránulos citotóxicos y, posteriormente, se escinden una vez que se ha logrado esto para evitar la autólisis . [5] La forma de 15 kDa desempeña otras funciones en los procesos inmunológicos, como en la maduración de las células presentadoras de antígenos y en la migración de células inmunes. [5]
La forma de 9 kDa consta de 74 aminoácidos y tiene una función citotóxica. Esta molécula se encuentra en gránulos citotóxicos, junto con otras moléculas citotóxicas, como las granzimas y la perforina . [5] [4] [3] La carga positiva de la molécula permite la unión a los fosfolípidos y la cardiolipina , ambos de los cuales se pueden encontrar como epítopos en las superficies de los patógenos, y sus hélices 2.ª y 3.ª son actores principales en la lisis de células extrañas o infectadas. [5] [3]
El gen GNLY se encuentra en el cromosoma humano 2 y tiene 5 exones , que codifican una proteína de 15 kDa. [3] No se ha dilucidado el camino hacia la transcripción: se desconocen los factores de transcripción , las regiones promotoras y los patrones moleculares asociados a los patógenos , que probablemente inducen la vía de señalización necesaria para la traducción final de esta proteína. [3] La granulisina se expresa en células asesinas, como las células T citotóxicas y las células Natural Killer (NK) , que contienen los gránulos citotóxicos en los que está contenida esta proteína. [3] [4] Estas células se pueden encontrar principalmente en la epidermis para proteger contra la propagación de infecciones a través de la piel. [3] Además, se puede encontrar una alta expresión de granulisina en la placenta para proteger las células epiteliales fetales. [3]
Originalmente se pensaba que el GNLY de 15 kDa funcionaba exclusivamente como un precursor inactivo del GNLY antimicrobiano de 9 kDa, sin embargo, esta hipótesis ha sido cuestionada recientemente. [5] Se ha demostrado que el GNLY de 15 kDa se encuentra en sus propios gránulos y su liberación está gobernada por la PKC , a diferencia del GNLY de 9 kDa, que se libera de sus gránulos a través del Ca2+. [4] El GNLY de 15 kDa también funciona como una alarmina , moléculas capaces de iniciar una respuesta inflamatoria . [5] Más precisamente, el GNLY de 15 kDa es capaz de iniciar la diferenciación de monocitos en células dendríticas . La forma de 15 kDa también puede actuar como un quimioatrayente para diferentes células, como las células NK, las células T citotóxicas, las células T auxiliares y, en concentraciones más altas, las células dendríticas inmaduras. [5]
La forma de 9 kDa funciona como una proteína formadora de poros, ya que es capaz de permeabilizar las membranas celulares. [3] [5] [4] La forma de 9 kDa puede citolizar hongos, levaduras, parásitos, bacterias gram negativas y gram positivas. [6] Esta proteína también es mucho más eficaz para atacar las membranas bacterianas que las membranas de los mamíferos, aunque puede atacar a muchos tipos de células diferentes, como las de los hongos y los parásitos. [4] La forma de 9 kDa también es inhibida por el colesterol que está presente habitualmente en las células de los mamíferos, pero no en la mayoría de las células patógenas. [3] [4] Todo esto hace que GNLY sea 1000 veces menos eficaz en la formación de poros en las células humanas que en las células microbianas. Sin embargo, los mecanismos precisos de la formación de poros aún no se entienden completamente. [5] [4]
Aunque GNLY es capaz de matar patógenos por sí mismo, por lo general, coopera con otras proteínas de los gránulos citotóxicos, más notablemente con las granzimas . [3] Cuando una célula citotóxica descubre alguna célula infectada, el contenido de los gránulos citotóxicos se libera por exocitosis mediada por receptores . [3] [4] La perforina, a diferencia de GNLY, se une preferiblemente a membranas ricas en colesterol y permeabiliza la célula infectada, lo que permite la entrada de GNLY y granzimas . [3] GNLY luego crea poros en las membranas de los patógenos para que las granzimas puedan moverse hacia el patógeno donde puede causar microptosis. [4] [3] [5]
Las granzimas generalmente causan la apoptosis de la célula infectada a través del inicio de la cascada de caspasas . [4] Sin embargo, la apoptosis también puede ser iniciada por GNLY, debido a la presencia de cardiolipina en las membranas mitocondriales que le permite a GNLY crear poros en la membrana y provocar una liberación de moléculas como el citocromo c , que también conduce a la apoptosis . [4] [3]
Se han identificado ortólogos de GNLY en múltiples especies, incluidos cerdos, pollos y ganado vacuno. De estas especies (incluidos los humanos), solo en el ganado vacuno se caracterizaron 4 GNLY funcionales. [7] En general, dicha duplicación genética puede conducir a una especificación funcional, que parece ser el caso de los GNLY bovinos debido a dos razones. En primer lugar, los 4 genes se expresan de manera diferencial en diferentes tejidos. [8] En segundo lugar, algunos patógenos comunes del ganado vacuno como Histophilus somni y Mannheimia haemolytica tienen una sensibilidad significativamente diferente a cada uno de los 4 GNLY bovinos. [9]
La granulisina desempeña un papel en una gran variedad de enfermedades, en las que puede tener una influencia positiva o negativa en la respuesta inmunitaria. En la lepra , por ejemplo, la granulisina actúa para prevenir una mayor infección, y los individuos infectados suelen tener una mayor expresión de células asesinas que expresan granulisina. [3] Sin embargo, en las enfermedades en las que la granulisina se expresa en altas concentraciones, los individuos pueden tener síntomas debilitantes o potencialmente mortales, sobre todo en las enfermedades autoinmunes en las que las células pueden ser lisadas por las células asesinas. [3]
La granulisina desempeña un papel importante en la necrólisis epidérmica tóxica (NET), una enfermedad en la que los pacientes sufren ampollas graves, destrucción de tejidos mucosos, pérdida de líquido e inflamación de la piel, causada por una respuesta inmunitaria a los fármacos. [10] Un fármaco a menudo se une al complejo mayor de histocompatibilidad tipo I ( MHC-I ) y a los receptores de células T citotóxicas, lo que da lugar a una respuesta inmunitaria citotóxica. [10] Se ha determinado que la granulisina es el principal responsable de la muerte celular en esta enfermedad. Se encontró que las personas que sufrían NET tenían altas concentraciones de granulisina en el líquido de sus ampollas. [10]
También se ha demostrado que la granulisina retarda la progresión de los cánceres y destruye las células transformadas a través de la apoptosis. [5] Los pacientes con altos niveles de granulisina en el suero sanguíneo son más capaces de combatir la metástasis y, en general, la progresión de las etapas del cáncer es lenta. [5] Hay evidencia considerable de que la forma de 9 kDa es capaz de destruir células tumorales, sin embargo, no se ha determinado exactamente cómo lo hace. [5] Un mecanismo de destrucción celular es a través del inicio del aumento de calcio, que daña las mitocondrias y aumenta el nivel de citocromo b , y finalmente causa apoptosis . [5]