Via da Apoptose Perforina/Granzima é a via de sinalização primária utilizada pelos linfócitos citotóxicos para eliminar células infectadas e/ou transformadas pelo vírus. Estudos em camundongos com ruptura de genes indicam que a perforina, em combinação com granzyme, poderia induzir a apoptose. É vital para a função do efetor citotóxico e tem um papel indispensável, mas indefinido, na apoptose mediada por granzima.
Perforina e Granzima
Perforina é uma proteína formadora de poros e também conhecida como toxinas de grânulos citoplasmáticos. Granzima é uma família de proteases serínicas estruturalmente relacionadas armazenadas nos grânulos citotóxicos de linfócitos citotóxicos (CLs). A perforina e a granzima induzem a apoptose das células-alvo de forma cooperativa (Figura 1). A granzima é necessária para desencadear a apoptose das células-alvo, mas estas dependem de serem adequadamente fornecidas pela perforina. Tanto a perforina como a granzima ligam-se à superfície da célula alvo como parte de um único complexo macromolecular associado à serglicina, o que diminui ainda mais a probabilidade de difusão passiva de granzimas.
Figure 1. Perforina e granzima induzem a apoptose cooperativa de células-alvo.
Em humanos, existem as granzimas A, B, H, K, e M, enquanto em ratos existem as granzimas A, B, C, D, D, E, F, G, K, L, M, e N. As granzimas A (GrA) e B (GrB) são as granzimas mais abundantes e têm sido as mais estudadas. As funções das granzimas A e B na indução da apoptose das células-alvo têm sido investigadas extensivamente in vitro, e são melhor compreendidas do que o papel da perforina a nível molecular.
Processo e Regulação da Apoptose Perforina/Granzima
Onça secretada por linfócitos citotóxicos, as granzimas entram nas células-alvo, o que é um passo vital na morte celular. As principais proteínas líticas embaladas dentro dos grânulos são diferentes granzimas e a proteína perforina formadora de poros, o que facilita a internalização dos granzimos pelas células.
Granzima B desencadeia principalmente a ativação da caspase indiretamente, ao invés do processamento direto da caspase. Ela consegue isso ativando diretamente os membros ‘somente BH3’ pró-apoptóticos da família BCL-2, como o agonista da morte (Bid) do domínio de interação BH3. A licitação juntamente com a família BCL-2 pró-apoptótica Bax e/ou proteínas Bak resultam no vazamento de mediadores mitocondriais pró-apoptóticos, como o citocromo c, para o citosol. A liberação de citocromo c ativa a pro caspase-9 e, ligando-se ao fator de ativação da protease apoptótica 1(Apaf-1), a pro caspase-9 torna-se caspase-9 madura, que continua a formar o apoptosoma e ativa a caspase-3 a jusante. A caspase-3 ativada é capaz de clivar substratos específicos como o ICAD (inibidor do DNase ativado pela caspase-activado, CAD), permitindo que o CAD se transloque para o núcleo para fragmentar o DNA. Além de Bid, a granzima B pode inativar a Mcl-1, que é um membro da família Bcl-2 anti-apoptótica, para liberar a proteína Bim pro-anti-apoptótica da família Bcl-2 na membrana mitocondrial externa. E a granzima B também pode mediar o effector caspase-3 e o iniciador caspase-8 para regular a via da apoptose.
Contraste à granzima B, a granzima M não depende da mitocondrial para regular, mas a granzima M pode ativar a granzima B pela clivagem do inibidor da proteinase 9 (PI-9) que é o inibidor da granzima B. A granzima M também pode clivar diretamente o ICAD para liberar CAD como a granzima B.
Granzima A induz a perda do potencial da membrana interna mitocondrial e a liberação de espécies reativas de oxigênio (ROS). Ela gera nicks de DNA de cadeia única, em vez de fragmentos de DNA oligonucleosomal. Em resposta às ROS, o complexo SET associado às ER, incluindo SET, Ape1, pp32, HMG2, NM23-H1 e TREX1, transloca para o núcleo, onde a granzyme A cliva três membros do complexo SET que estão envolvidos na reparação do ADN: HMG2, Ape1, e SET.
Perfina/Perfina/Granzima Apoptose na Doença
Estudos em camundongos com ruptura de genes indicam claramente que a via perforina está intimamente envolvida na defesa contra patógenos virais e células transformadas. Mas, papéis insuspeitos para a perforina como mediador crucial da vigilância imunológica das células transformadas espontaneamente e na regulação da homeostase das células B e da memória das células T também têm sido mostrados in vivo. Paradoxalmente, a perforina é instrumental na patogénese de certos modelos de doenças auto-imunes, como a diabetes insulino-dependente em ratos não obesos diabéticos (NOD), mas pode suprimir outras doenças auto-imunes, incluindo a encefalomielite auto-imune experimental (EAE).
As vias de apoptose perforina/granzyme que regulam a polarização e exocitose dos grânulos estão sendo determinadas, e essas vias podem ser interrompidas pela interação das células cancerígenas com alguns linfócitos citotóxicos. As descobertas recentes de que a entrada de granzimas nas células-alvo envolve a ligação a receptores de membrana específicos e que alguns tumores sintetizam inibidores de protease serina que podem neutralizar granzimas indicaram novas formas potenciais de os tumores escaparem ao ataque imunológico.