グランザイムB

グランザイムB（GzmB、EC 3.4.21.79）は、ヒトおよびマウスにおいてグランザイムファミリーの中でも豊富に存在する分子の一つであり、GZMB遺伝子にコードされるカスパーゼ様セリンプロテアーゼである。細胞傷害性Tリンパ球（CTL）およびナチュラルキラー（NK）細胞において、孔形成タンパク質であるパーフォリンとともに発現し、標的細胞にアポトーシスを誘導する。近年では、好塩基球、肥満細胞から平滑筋細胞に至るまで、非細胞傷害性細胞の幅広い細胞種でも産生されることが示されている。GzmBは、細胞性免疫応答においてCTLによる標的細胞アポトーシスの迅速な誘導に不可欠であり、基質のアスパラギン酸残基のC末端側（post-aspartic acid residues）を切断し得る。GzmBは二本鎖DNA断片化ならびにカスパーゼ依存性または非依存性の細胞死を引き起こすことが示されている。

GzmBはウイルスクリアランスにおいて相乗的に作用する一方、感染に対して多様なウイルスを殺傷するには単独では十分ではない。また、サイトカイン放出を刺激することにより、細胞外マトリックス（ECM）のリモデリングおよび炎症にも関与する。GzmBレベルの上昇は、いくつかの自己免疫疾患、複数の皮膚疾患、ならびに1型糖尿病に関連すると考えられている。

分子構造

ヒトでは、染色体14q.11.2上のGZMBにコードされるGzmBは3.2 kbで、5つのエクソンから構成される。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、他のグランザイムと比較して低濃度でより有効である。GzmBの構造には、6本鎖βシートが2つと、3つのトランスドメインセグメントが認められる。細胞傷害性リンパ球の顆粒内では、本酵素は2種類の糖鎖修飾（グリコシル化）型として存在し得る。GzmBは活性部位にヒスチジン‐アスパラギン酸‐セリンからなる触媒三残基（catalytic triad）を有し、P1位のアスパラギン酸残基の直後を優先的に切断する。切断対象とな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相互作用する。GzmBは一般に中性pHで活性を示すため、酸性のCTL顆粒内では不活性に振る舞う。また、細胞傷害性T細胞自身のアポトーシスを回避するため、顆粒内でセルグリシンに結合すると不活化される。GzmBは当初、N末端に追加のペプチド配列を有する不活性前駆体（ザイモーゲン）として存在し、カテプシンCにより2アミノ酸が除去されることで活性化される。GzmBはカテプシンHによっても活性化され得る。

送達

GzmBは、半径5.5 nmのパーフォリンとともに放出され、パーフォリンは孔（ポア）を形成して標的細胞の形質膜へ挿入され得る。GzmBはパーフォリンより小さいストークス半径（2.5 nm）を有するため、パーフォリンのポアを通過して破壊対象の標的細胞内へ移行できる。別経路として、放出後のGzmBは、標的細胞上の負電荷を帯びたヘパラン硫酸含有受容体に結合してエンドサイトーシスされる。その後、酵素を内包する小胞が破裂し、GzmBが細胞質およびその基質に曝露される。Hsp-70もGzmBの細胞内移行を補助する。さらに、GzmBがまず結合しているセルグリシンを標的細胞形質膜の陰性リン脂質と置換し、その後、選択性の低い吸着性ピノサイトーシス（absorptive pinocytosis）により取り込まれるという機序も提唱されている。

グランザイムB媒介アポトーシス

GzmBは標的細胞内に入るとカスパーゼ8および10を切断し、アポトーシスを誘導する開始カスパーゼ／実行カスパーゼであるカスパーゼ3および7を活性化する。カスパーゼ7はGzmBに最も感受性が高く、カスパーゼ3、8、10は中間断片にのみ切断され、完全活性化には追加の切断を要する。GzmBはBIDを分解し、BAX/BAKのオリゴマー化を引き起こしてミトコンドリアからシトクロムcを放出させる。また、ICADを切断してDNA断片化を生じさせ、アポトーシスに特徴的なラダー形成パターンをもたらす。GzmBには300を超える基質が存在する可能性があり、ミトコンドリア外膜上のMcl-1を分解してBimに対する抑制を解除し、BAX/BAKのオリゴマー化、ミトコンドリア膜透過性、ならびにアポトーシスを促進する。Hs-1関連タンパク質X-1もGzmBにより切断され、ミトコンドリアの分極化を促進し得る。さらにGzmBは、ミトコンドリア由来の活性酸素種（ROS）を細胞毒性レベルで産生させることにより細胞死を媒介し得る。カスパーゼ非依存性の細胞死経路は、カスパーゼを阻害してアポトーシスを回避するウイルスに対して有効であると考えられている。

標的

GzmBの多くの基質は核内に局在する。ポリ（ADPリボース）ポリメラーゼおよびDNA依存性プロテインキナーゼは、GzmBにより切断されることでDNA修復およびレトロウイルスDNAの組込みが阻害され得る。ヌクレオホスミン、トポイソメラーゼ1、ヌクレオリンもGzmBにより破壊され、ウイルス複製の抑制に寄与し得る。HSV-1由来の遺伝子転写活性化に必須のタンパク質であるICP4および核分裂装置タンパク質は切断され、有糸分裂を阻止し得る。GzmBはDNA結合タンパク質を50 kDa断片へ切断し、さらに活性化したカスパーゼを介して間接的に追加の60 kDa断片へと切断し得る。さらに、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、ECM中の多くのタンパク質を分解し得る。この切断は、アノイキスによる細胞死をさらに誘導し、またECMからアラーミンを放出して炎症を惹起し得る。好塩基球から分泌されるGzmBは、内皮細胞間接着を分解し、炎症部位への血管外遊出を可能にする。RGDインテグリン結合部位におけるビトロネクチンの切断は細胞増殖シグナル伝達経路を阻害し得る。また、ラミニンおよびフィブロネクチンの分解は、真皮‐表皮接合部の接着およびクロストークを阻害する一方、GzmBによるデコリンの破壊はコラーゲンの配列異常を引き起こし、皮膚の菲薄化および老化につながる。ケラチノサイトはUVAおよびUVB曝露後にGzmBを発現し得て、皮膚の光老化との関連が示唆されている。フォン・ヴィレブランド因子およびプラスミノーゲンの切断は、それぞれ血小板凝集の抑制および血管新生を阻害するアンジオスタチン断片の産生につながる。フィブロネクチンおよびビトロネクチンの切断は暫定マトリックス（provisional matrix）の形成を遅延させ、その結果、創傷治癒を障害する。

疾患における役割

GzmBは血漿中で20～約40 pg/mLの正常濃度範囲を示し、活性のほぼ70%を保持する。GzmB濃度の上昇は複数の病態と関連する。GzmBは抗原の無秩序領域およびリンカー領域を切断して新規エピトープを露出させることにより自己抗原を生成し、これが自己免疫疾患の発症につながる。CD8 T細胞からパーフォリンとともに放出されるGzmBは、同種異系内皮細胞を殺傷することで心臓および腎臓移植の拒絶反応を引き起こす。T細胞およびGzmBにより媒介される膵島β細胞産生インスリンの破壊は、1型糖尿病に寄与する。GzmBは脊髄損傷後の細胞死にも関与し、関節リウマチでは高値が認められる。NK細胞およびT細胞から分泌されるGzmBは気管支上皮細胞のアポトーシスに寄与し、慢性閉塞性肺疾患（COPD）を引き起こす。GzmBによるマトリックスの不安定化およびリモデリングは、喘息の病態形成とも関連する。白斑、接触皮膚炎、硬化性苔癬、扁平苔癬は、メラノサイトの殺傷およびGzmBの過剰発現により生じ得る。GzmBを発現する細胞傷害性細胞は毛包と密接に関連し、脱毛への関与が示唆される。GzmBのECMリモデリング作用は左室リモデリングにも関与し、その後の心筋梗塞リスクを増大させる可能性がある。