核內體中穿孔蛋白的孔洞驅使在核內體中的gramzyme B釋放到目標細胞的細胞質

論文：Thiery, J. et al. 2011. Perforin pores in the endosomal membrane trigger the release of endocytosed granzyme B into the cytosol of target cells. Nat Immunol. 12, 770-777

報告者：錢舜益                時間：14:10~15:00, Nov. 23, 2011

講評老師：劉校生教授               地點：Room 601

摘要：

毒殺T細胞和自然殺手細胞可以藉由釋放體內的毒殺性granules來達到清除受病毒感染的細胞或是癌細胞[1]。Granzymes是一群serine蛋白質酶的總稱，在人體中總共有5種isotype，藉由perforin先在目標細胞膜形成孔洞，使得這些granzymes產生caspase-dependent或caspase-independent的細胞凋亡現象。然而，perforin將granzymes送入目標細胞中的機制並未完全了解。不過目前有兩個假設，第一perforin在目標細胞膜上聚合形成孔洞，之後granzymes藉由這些孔洞直接進入目標細胞中進行毒殺；第二perforin先在目標細胞膜上造成內吞作用，之後perforin與granzyme進入endosome中，perforin再次在endosome中形成孔洞，並將granzymes釋放到目標細胞中進行毒殺。而文獻已指出perforin會造成細胞的Ca²⁺ influx並藉由damaged -membrane response誘導endocytosis的產生[2]。作者早先的研究已經顯示perforin會使細胞有巨大endosome (gigantosome)的形成，並且內含perforin和granzymes，所以本篇論文要釐清gigantosome是如何形成以及granzymes是如何從裡面釋放出來。首先作者利用免疫螢光染色證明gigantosome是由endosome與endosome fusion所形成的且Rab5是形成gigantosome的必要蛋白質，之後利用突變的Rab5抑制gigantosome發現對於granzyme引發的細胞凋亡沒有影響。結果也發現perforin會去抑制endosome的酸化情況，並且利用perforin單體和多具體的抗體得知perforin的確會在gigantosome內產生孔洞，並且granzymes也因此跟著釋放出來。而類似的結果也可以在自然殺手細胞模擬細胞內毒殺的情況中被觀察到。所以綜合上述的結果與文獻得知，perforin會先在目標細胞膜上造成孔洞，誘發damaged -membrane response使perforin和granzymes被胞吞進入endosome中同時抑制酸化，之後透過endosome fusion形成gigantosome，最後perforin又再次形成孔洞使得granzymes釋放到目標細胞質中，達到毒殺的作用(圖一)

圖一.毒殺過程中，granzymes透過perforin送入目標細胞質的機制

參考資料：

1.      Stinchcombe, J. C. et al. The immunological synapse of CTL contains a secretory domain and membrane bridges. Immunity 15, 751-761 (2001).

2.      Keefe, D. et al. Perforin triggers a plasma membrane-repair response that facilitates CTL induction of apoptosis. Immunity 23, 249-262 (2005).