Un ensayo colorimétrico que mide específicamente granzima B actividad proteolítica: La hidrólisis de Boc-Ala-Ala-Asp-S-Bzl
Summary
We describe a simple, quantitative colorimetric assay that specifically measures the proteolytic activity of human, mouse or rat Granzyme B (GzmB). This protocol can be easily adapted for determining protease activity of other granule serine proteases by the hydrolysis of other synthetic peptide substrates with an appropriate recognition sequence.
Abstract
The serine protease Granzyme B (GzmB) mediates target cell apoptosis when released by cytotoxic T lymphocytes (CTL) or natural killer (NK) cells. GzmB is the most studied granzyme in humans and mice and therefore, researchers need specific and reliable tools to study its function and role in pathophysiology. This especially necessitates assays that do not recognize proteases such as caspases or other granzymes that are structurally or functionally related. Here, we apply GzmB’s preference for cleavage after aspartic acid residues in a colorimetric assay using the peptide thioester Boc-Ala-Ala-Asp-S-Bzl. GzmB is the only mammalian serine protease capable of cleaving this substrate. The substrate is cleaved with similar efficiency by human, mouse and rat GzmB, a property not shared by other commercially available peptide substrates, even some that are advertised as being suitable for this purpose. This protocol is demonstrated using unfractionated lysates from activated NK cells or CTL and is also suitable for recombinant proteases generated in a variety of prokaryotic and eukaryotic systems, provided the correct controls are used. This assay is a highly specific method to ascertain the potential pro-apoptotic activity of cytotoxic molecules in mammalian lymphocytes, and of their recombinant counterparts expressed by a variety of methodologies.
Introduction
Granzimas son una familia de serina proteasas que se encuentran en los lisosomas secretores de las células (NK) y linfocitos T citotóxicos (CTL) 1 asesino natural. Existen cinco granzimas diferentes en los seres humanos (A, B, H, K y M), y diez en ratones (A – G, K, M y N) 2,3. Granzima A y granzima B (GzmA, GzmB) son las más abundantes y han sido investigadas extensamente en el ambiente humano y de roedor.
La función clásica de GzmB es la inducción de apoptosis en las células diana ejecutados en conjunción con la proteína de perforina de formación de poros, que permite la granzima para acceder al citosol de la célula diana 4. Aunque la expresión GzmB se encuentra de manera inequívoca en los linfocitos citotóxicos, estudios recientes se han ocupado de una variedad de otros tipos de células que expresan GzmB, incluyendo pero no limitado a los queratinocitos 5, 6 basófilos, mastocitos, células dendríticas 7 plasmacitoides 8, 9 y las células B, 10.En este contexto, las funciones GzmB no apoptóticas fueron revelados desde la participación en los procesos inflamatorios, la remodelación de tejidos y otras propiedades inmunorreguladoras 11-14.
Dado que un papel biológico más amplio se ha propuesto para GzmB lo que se sospechaba previamente, los investigadores necesitan herramientas fiables y específicos para su detección. De la ventaja es requisito específico de GzmB para escindir en el lado carboxilo de residuos de ácido aspártico, una propiedad única entre serina proteasas eucariotas 15. Ratón, humano y de rata GzmB son estructuralmente muy similares, sin embargo, la especificidad de sustrato prolongado de GzmB ratón difiere sutilmente de que tanto de humano y de rata 16, lo que significa que ciertos sustratos genéricos con Asp en la terminal (P1) se pueden escindir eficientemente por GzmB de las tres especies, mientras que otros sustratos con secuencias más complicadas aguas arriba de P1 puede dar resultados muy variables. Tanto en el pasado y li más recienteterature, este hecho ha causado gran confusión y mala interpretación de la importancia biológica de algunos resultados experimentales, aunque cuidadosamente controlado, estudios cinéticos han tratado de corregir la situación 17.
En este trabajo hemos tratado de ilustrar estos puntos usando dos sustratos disponibles en el mercado, a saber, Boc-Ala-Ala-Asp-SBzl y N-acetil-Ile-Glu-Pro-Asp-p-nitroanilida. Los dos reactivos hacer generar diferentes grupos reactivos después de la escisión (un sulfhidrilo libre versus un paranitroanilida libre fluorescente), pero esto no tiene efecto alguno sobre la escisión proteolítica. El protocolo descrito es una adaptación moderna de un protocolo muy antiguo 18, pero debería ayudar a los investigadores a utilizar los diferentes sustratos GzmB adecuadamente, mientras que también proporciona un marco metodológico para la detección de la actividad de otros granzimas, como GzmA y GzmH.
Protocol
Representative Results
Discussion
Históricamente las granzimas fueron identificados como moléculas efectoras clave de linfocitos citotóxicos (CTL y células NK) capaces de inducir una muerte apoptótica rápida en las células diana. Esto se debió principalmente a la acción de GzmB, que escinde moléculas de sustrato diana a aspartato (D) los residuos y por lo tanto fue capaz de activar la cascada de caspasas por ambas escisión pro-caspasas, así como varios de sus objetivos de abajo. Sin embargo, ahora se aprecia que la expresión GzmB no se limi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work received support through grant HA 6136/1-1 from the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) to MH. JAT is supported by Program and Project Grants from the National Health and Medical Research Council of Australia.
Materials
| Product | Company | Catalogue number | Comment/description |
| Boc-Ala-Ala-Asp-S-Bzl | SM Biochemicals LLC, CA | SMSB05 | Granzyme B substrate (mouse and human) |
| Ac-IEPD-pNA | SM Biochemicals LLC, CA | SMPNA009 | Granzyme B substrate (only human) |
| N-a-CBZ-L-lysine-S-Bzl | Sigma-Aldrich | C3647 | Granzyme A substrate |
| Suc-Phe-Leu-Phe-S-Bzl | SM Biochemicals LLC, CA | SB025 | Granzyme H substrate |
| 5,5’-dithio-bis(2-nitrobenzoic acid) | Sigma-Aldrich | D8130 | DTNB, Ellman’s Reagent |
| NK cell isolation kit II mouse | Miltenyi Biotec GmbH | 130-096-892 | negative selection kit |
| NK cell isolation kit human | Miltenyi Biotec GmbH | 130-092-657 | negative selection kit |
| Plate reader | Biorad iMark | Biorad Microplate Manager Software Version MPM6.3 | |
| Serocluster U-bottom vinyl 96-well plate | Corning, MA, USA | 2797 |
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