Apoptotisches und therapeutisches Potential von Granzym B
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unsere körpereigene Abwehr hat bekanntiich im Laufe der Evolution hochwirksamen Waffen gegen Viren und andere Erreger entwickelt und erfolgreich zum Schutz vor viralen Infektionen und Vimsausbreitung im Körper optimiert. Die jüngste Entwicklungsstufe in der Evolution von Zelltodinduzierenden Enzymen ist das Granzym B, das durch Aktivierung von endogenen Proteasen, Caspasen genannt, das endogene Zelltod-Programm auf höchst effiziente Weise anschaltet. Zusammen mit Perforin wird es in kleinen Portionen nach Zielzell-Erkennung durch spezifische Killerzellen ausgestreut und gelangt mit Hilfe von Perforin in das Innere der zu zerstörenden Zielzelle, wo es innerhalb von Minuten den Untergang der erkrankten Zelle bewirkt. Das klinisch-therapeutische Potential dieses ungewöhnlichen, einzigartigen Enzyms für die Bekämpfung von Krebs und autoaggressiven Immunzellen ist bisher nicht emsthaft ausgelotet worden. Die Verknüpfung von zielerkennenden Antikörpern mit körpereigenen zielzerstörenden Effektormolekülen hätte erhebliche Vorteile gegenüber körperfremden Immunotoxinen oder chemischen Krebstherapeutika. Während bei der Bekämpfung von Krebserkrankungen mit körperfremden toxischen Proteinen aus Bakterien oder Pflanzen vom Patienten neutralisierende Antikörper gegen die Toxinkomponente gebildet werden, sollte diese immunologische Reaktion bei körpereigenen Effektormolekülen nicht auftreten. Der Einsatz von GzmB-basierten Immunotoxinen ist jedoch an eine effiziente selektive Aufnahme von Konjugaten in das Zytosol der Zielzelle geknüpft. Dieser Vorgang scheint nur mit Hilfe von Perforin oder anderen Membran-permeabilisierenden Agenzien in effizienter Weise induzierbar. Von den beiden möglichen Wegen, über die das GzmB in eine Zelle gelangen kann, scheinen künstlich induzierte Poren eher geeignet zu sein als eine Einschleusung von Immunkonjugaten über Rezeptor-vermittelten MembrantransporL Wie wir in zellbiologischen Studien zeigen konnten, sind die von Killerzellen erzeugten Membran-Löcher recht klein, aber groß genug und lange genug geöffnet, um kleinere GzmB-Konjugate in lethaler Menge durchzulassen, bevor diese Löcher wieder durch Reparaturprozesse abgedichtet werden. Die Zielzellen sterben daher im allgemeinen an den Wirkungen von GzmB und nicht an einer Überladung mit extrazellulärem Kalzium. Da das natürliche GzmB durch seine starke Basizität eine Reihe unerwünschter Interaktionen und Spaltungen von positiv geladenen Substraten zeigt, entwickelten und charakterisierten wir neutrale GzmB-Varianten, die sich nicht in gesunden Zellen anreichern, aber in Verbindung mit Zielzell-spezifischen Killer-Zellen die durch das endogene Perforin erzeugten Poren beim Zielzellangriff passieren und das Zelltodprogramm über eine Caspasen-Spaltung aktivieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2004) Killing of target cells by redirected granzyme B in the absence of perforin. FEBS lett. 562, 87-92
Kurschus F. C., KJeinschmidt M., Fellows E., Dornmair K., Rudolph R., Lilie H., Jenne D. E.
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(2005) Differential expression of the granzymes A, B, K, M and perforin in human peripheral blood lymphocytes. Int. Immunol. 17, 1419-1428
Bade B., Boettcher H., Lohrmann J., Bratke K., Hink-Schauer C., Jenne D. E., Virchow Jr. J. C., Luttmann W.
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(2005) Membrane receptors are not required to deliver granzyme B during killer cell attack. Blood 105,2049-2058
Kurschus F., Bruno R., Falk C., Fellows E., Jenne D. E.
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(2007) Granzyme H induces caspase-independent cell death, Blood, 110, 544-552
Fellows, E., Gil-Parrado, S., Jenne, D. E., and Kurschus, F. C.
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(2007) Granzyme H, a potent antiviral protease that suppresses replication and anti-apoptotic activities of adenoviruses, EMBO J., 26, 2148-2157
Andrade F., Fellow E., Jenne D. E., Rosen A., Young C. S. H.
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(2008) Granzyme B delivery via perforin is restricted by size, but not by heparan sulfate-dependent endocytosis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 13799-13804
Kurschus F. C., Fellows E., Stegmann E., Jenne D. E.
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(2009) Cleavage of La protein by granzyme H induces cytoplasmic translocation and interferes with Lamediated HCV-IRES translational activity. Cell Death Differ, 16, 340-348
Romero V., Fellows E., Jenne D. E., Andrade F.
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(2009) Gold fluorescent annexin A5 as a novel apoptosis detection tool. Cytometry A. [May 12]
Kurschus F. C, Pal P. P., Bäumler P., Jenne D. E., Wiltschi B., Budisa N.
