Jump to content

Аспарагиновая эндопептидаза

(Перенаправлено с Гемоглобиназы )


Пример AEP: человеческое бобовое с каталитической триадой красного цвета, связанное с продуктом черного цвета. ( ПРБ : 4AW9 )


Человеческий пролегумаин с каталитической триадой (красным), связанной с аутоингибирующим С-концевым продоменом (зеленым). ( ПРД : 4ФГУ )
Идентификаторы
Номер ЕС. 3.4.22.34
Номер CAS. 149371-18-6
Базы данных
ИнтЭнк вид IntEnz
БРЕНДА БРЕНДА запись
Экспаси Просмотр NiceZyme
КЕГГ КЕГГ запись
МетаЦик метаболический путь
ПРЯМОЙ профиль
PDB Структуры RCSB PDB PDBe PDBsum
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

Аспарагиновая эндопептидаза ( AEP , легумаин млекопитающих , δ-секретаза ; EC 3.4.22.34 ) представляет собой протеолитический фермент из семейства пептидаз C13 , который гидролизует пептидную связь, используя тиоловую группу остатка цистеина в качестве нуклеофила (отсюда также называемый цистеиновой протеазой ). Он также известен как аспарагинилэндопептидаза, цитвак, протеиназа B, гемоглобиназа, продукт гена PRSC1 или LGMN ( Homo sapiens ), вицилинпептидогидролаза и эндопептидаза бобов. У человека он кодируется геном LGMN (предыдущий символ PRSC1 ). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

Он гидролизует субстраты на С-конце остатков аспарагина . Обнаруженный в 1996 году в бобах, его гомологи были идентифицированы у растений, простейших, позвоночных и гельминтов. Фермент участвует в ряде заболеваний человека, таких как рак , атеросклероз и воспаление . [ 4 ] Его можно обнаружить в селезенке, печени, мозге, ткани яичек и сердце. [ 5 ] и белок в основном локализован в лизосомах и эндосомах . Также интересно, что AEP активируется в зависимости от возраста. [ 6 ]

Распределение

[ редактировать ]

был идентифицирован в вакуолях семян бобовых , а впоследствии был идентифицирован в лизосомах млекопитающих Этот фермент первоначально и Schistosoma mansoni . [ 7 ] Сейчас известно, что они присутствуют во многих растениях и животных. [ 8 ] [ 9 ]

Активность

[ редактировать ]

Реакция и специфичность

[ редактировать ]

Этот фермент катализирует следующую химическую реакцию :

Гидролиз белков и низкомолекулярных субстратов по связям -Asn-Xaa-

Как растительные, так и животные бобовые наиболее активны в кислой среде. [ 10 ] [ 11 ]

Обработка продомена

[ редактировать ]

Легмаины производятся в виде неактивных ферментов- предшественников . их С-концевой домен связывается с их активным сайтом (где субстрат обычно связывается ), ингибируя активность. [ 10 ] Попав в кислую среду вакуоли или лизосомы, продомен отщепляется, обнажая активный фермент. [ 10 ] [ 11 ]

Механизм

[ редактировать ]

Легумаин представляет собой цистеиновую протеазу из семейства C13 клана протеаз CD ( MEROPS ). [ 11 ] Он использует каталитическую триаду цистеин протеолиза - гистидин - аспарагин в своем активном центре для осуществления ковалентного своего субстрата. [ 3 ]

Активный сайт человеческого легумаина с каталитической триадой красного цвета, связанный с продуктом черного цвета. ( ПРБ : 4AW9 )
Активный сайт легумаина человека с каталитической триадой (красным), связанный с аутоингибирующим С-концевым продоменом (зеленым). ( ПРД : 4ФГУ )

Активация

[ редактировать ]

Аспарагинэндопептидаза синтезируется в виде неактивного зимогена. [ 12 ] AEP и другие цистеинпептидазы активируются при изменении pH с нейтрального на кислый. Он подвергается аутопротеолитическому созреванию для каталитической активации. По-видимому, он автокаталитически расщепляется после остатка аспарагина или аспартата. Активация начинается при pH 4,5. Химическая структура на данный момент показывает, что разрывы, возникающие при pH 4,5, могут быть устранены в основных условиях кристаллизации. С-концевые фрагменты (≈13 кДа), образующиеся в ходе аутопротеолиза, могут постепенно повторно лигироваться с образованием профермента при повышении pH до pH 7,5, что означает, что протеолитическая активация AEP может быть обратимой. [ 6 ]

Биологические роли

[ редактировать ]

Растения

[ редактировать ]

Антимикробная активность

[ редактировать ]

В растении Oldenlandia affinis он вырабатывает антимикробные циклические пептиды , которые важны для защиты растений от патогенов . [ 13 ] [ 14 ] Трава использовалась в народной африканской медицине для ускорения родов . [ 13 ]

Животные

[ редактировать ]

Врожденная иммунная система

[ редактировать ]

Существует множество регуляторов, которые влияют на иммунную систему и помогают поддерживать ее баланс. Если иммунная система слишком активна, существует опасность развития аутоиммунного заболевания, а пассивная иммунная система приведет к инфекциям или раку. Представление антигена играет ключевую роль в активации иммунной системы. [ 4 ] Было обнаружено, что AEP играет роль в этот критический момент. AEP участвует в презентации чужеродных и собственных белков с помощью белкового комплекса MHCII . [ 15 ] Роль AEP в иммунитете не ясна, но кажется, что она связана с ингибиторами контрольных точек, такими как PD-1 , который подавляет AEP, что является ключом к смещению баланса между борющимися с раком клетками и регуляторными Т-клетками . В отсутствие AEP тормозные контрольные точки могут не дать положительного ответа. Измерение этого фермента у пациентов может предсказать, какой из них может обеспечить лучший ответ на лечение. [ 16 ]

Сигнализация

[ редактировать ]

Во врожденном иммунитете TLR играют важную роль. Эти TLR (в основном TLR7 и TLR9 ) могут протеолитически активироваться с помощью AEP. [ 17 ] Снижение провоспалительных цитокинов за счет стимуляции TLR9 было обнаружено в миелоидных клетках и плазмоцитоидных дендритных клетках, в которых отсутствовал AEP. [ 18 ] Фермент также важен для обработки вируса гриппа и иммунного ответа с использованием TLR7. [ 17 ] AEP играет решающую роль в обработке TLR. и AEP могут инициировать удаление инвариантной цепи в комплексе MHC-II, что может критически влиять на образование пептидов и активность MHCII. [ 19 ]

Нейродегенеративные заболевания

[ редактировать ]

АЭП активируется во время ишемии головного мозга или ацидоза головного мозга и эпилептических припадков. Он переваривает белок SET , который является ингибитором ДНКазы , что приводит к повреждению ДНК и повреждению мозга. Повышенная активность АЭП в головном мозге наблюдается также у больных болезнью Альцгеймера и болезнью Паркинсона (БП). AEP расщепляет тау- белок [ 20 ] и белок-предшественник амилоида . У пациентов с БП альфа-синуклеин разрезается АЭП на токсичные куски. [ 4 ] [ 21 ] которые, как предполагается, могут играть роль в инициировании или патогенезе БП. [ 22 ]

болезнь Альцгеймера

[ редактировать ]

Активный АЭП был обнаружен в повышенных количествах и транслоцирован в цитоплазму нейрональных клеток пациентов с БА. [ 23 ] При БА бляшки состоят из бета-амилоида , внутриклеточных нейрофибриллярных клубков и тау-белка. Нарушение протеолиза АРР и аномальное фосфорилирование тау приводят к образованию нейритных бляшек и нейрофибриллярных клубков (НФТ) соответственно, вызывая дегенерацию нейронов и деменцию. [ 24 ] Он также играет решающую роль в расстройствах поведения, связанных с AD, таких как тревога и депрессия. Это также играет роль в инсульте. Поскольку инсульт вызывает повышенную кислотность в мозге, АЭП становятся активными из-за низкого уровня pH. Затем он расщепляет SET, что вызывает гибель клеток мозга. [ 25 ] Нацеливание на AEP может помочь предотвратить появление симптомов AD. Разработка селективных ингибиторов AEP (таких как Cbz-L-Ala-L-Ala-AzaAsnхлорметилкетон и азапептидил-ингибиторы AEP) имеет решающее значение для помощи при заболеваниях. [ 4 ]

  1. ^ Хара-Нисимура I (1998). «Аспарагинилэндопептидаза». В Барретт А.Дж., Роулингс Н.Д., Весснер Дж.Ф. (ред.). Справочник по протеолитическим ферментам . Лондон: Академическая пресса. стр. 746–749.
  2. ^ Далтон Дж. П., Бриндли П. Дж. (1998). «Шистосома бобовая». В Барретт А.Дж., Роулингс Н.Д., Весснер Дж.Ф. (ред.). Справочник по протеолитическим ферментам . Лондон: Академическая пресса. стр. 749–754.
  3. ^ Jump up to: а б Чен Дж.М., Роулингс Н.Д., Стивенс Р.А., Барретт А.Дж. (декабрь 1998 г.). «Идентификация активного сайта легумаина связывает его с каспазами, клострипаином и гингипаинами в новом клане цистеиновых эндопептидаз» . Письма ФЭБС . 441 (3): 361–5. дои : 10.1016/S0014-5793(98)01574-9 . ПМИД   9891971 . S2CID   46043484 .
  4. ^ Jump up to: а б с д Чжан Цз, Се М, Е К (октябрь 2016 г.). «Аспарагина эндопептидаза является инновационной терапевтической мишенью при нейродегенеративных заболеваниях» . Мнение экспертов о терапевтических целях . 20 (10): 1237–45. дои : 10.1080/14728222.2016.1182990 . ПМЦ   5315368 . ПМИД   27115710 .
  5. ^ Чен Дж.М., Дандо П.М., Стивенс Р.А., Фортунато М., Барретт А.Дж. (октябрь 1998 г.). «Клонирование и экспрессия мышиного легумаина, лизосомальной эндопептидазы» . Биохимический журнал . 335 (Часть 1) (1): 111–7. дои : 10.1042/bj3350111 . ПМЦ   1219758 . ПМИД   9742219 .
  6. ^ Jump up to: а б Чжао Л., Хуа Т., Кроули С., Ру Х., Ни). «Структурный анализ аспарагинилэндопептидазы выявляет механизм активации и обратимую промежуточную стадию созревания» . Клеточные исследования . 24 (3): 344–58. дои : 10.1038/cr.2014.4 . ПМЦ   3945893 . ПМИД   24407422 .
  7. ^ Чен Дж.М., Дандо П.М., Роулингс Н.Д., Браун М.А., Янг Н.Е., Стивенс Р.А., Хьюитт Э., Уоттс К., Барретт А.Дж. (март 1997 г.). «Клонирование, выделение и характеристика легумаина млекопитающих, аспарагинилэндопептидазы» . Журнал биологической химии . 272 (12): 8090–8. дои : 10.1074/jbc.272.12.8090 . ПМИД   9065484 .
  8. ^ Мюнц К., Шутов А.Д. (август 2002 г.). «Бобовые и их функции в растениях». Тенденции в науке о растениях . 7 (8): 340–4. дои : 10.1016/S1360-1385(02)02298-7 . ПМИД   12167328 .
  9. ^ Шутов А.Д., Блаттнер Ф.Р., Каховская И.А., Мюнц К. (февраль 2012 г.). «Новые аспекты молекулярной эволюции легумаинов, Asn-специфичных цистеиновых протеиназ». Журнал физиологии растений . 169 (3): 319–21. дои : 10.1016/j.jplph.2011.11.005 . ПМИД   22196948 .
  10. ^ Jump up to: а б с Чен Дж.М., Фортунато М., Барретт А.Дж. (декабрь 2000 г.). «Активация человеческого пролегумаина путем расщепления С-концевого остатка аспарагина» . Биохимический журнал . 352 Ч. 2 (2): 327–34. дои : 10.1042/bj3520327 . ПМК   1221463 . ПМИД   11085925 .
  11. ^ Jump up to: а б с «Семья С13» . merops.sanger.ac.uk . MEROPS — база данных пептидаз . Проверено 9 июня 2016 г.
  12. ^ Ли Д.Н., Мэтьюз С.П., Антониу А.Н., Маццео Д., Уоттс С. (октябрь 2003 г.). «Многоступенчатая аутоактивация аспарагинилэндопептидазы in vitro и in vivo» . Журнал биологической химии . 278 (40): 38980–90. дои : 10.1074/jbc.m305930200 . ПМИД   12860980 .
  13. ^ Jump up to: а б Гиллон А.Д., Саска И., Дженнингс К.В., Гуарино Р.Ф., Крейк Дж., Андерсон М.А. (февраль 2008 г.). «Биосинтез кольцевых белков у растений» . Заводской журнал . 53 (3): 505–15. дои : 10.1111/j.1365-313x.2007.03357.x . ПМИД   18086282 .
  14. ^ Крейк DJ (февраль 2012 г.). «Оборонозащитная деятельность циклотид» . Токсины . 4 (2): 139–56. дои : 10.3390/toxins4020139 . ПМК   3317112 . ПМИД   22474571 .
  15. ^ Мэтьюз С.П., Вербер И., Дойссинг Дж., Петерс К., Райнхекель Т., Уоттс К. (март 2010 г.). «Различные требования к протеазам для презентации антигена in vitro и in vivo» . Журнал иммунологии . 184 (5): 2423–31. doi : 10.4049/jimmunol.0901486 . ПМИД   20164435 .
  16. ^ «Обнаружена важность фермента AEP для иммунитета» . Проверено 28 августа 2018 г.
  17. ^ Jump up to: а б Маскалиди С., Хесслер С., Блан Ф., Сепульведа Ф.Е., Томе М., Шиньяр М., ван Эндерт П., Си-Тахар М., Декамп Д., Манури Б (16 августа 2012 г.). «Аспарагиновая эндопептидаза контролирует иммунные реакции против вируса гриппа посредством активации TLR7» . ПЛОС Патогены . 8 (8): e1002841. дои : 10.1371/journal.ppat.1002841 . ПМК   3420946 . ПМИД   22916010 .
  18. ^ Сепульведа Ф.Е., Масчалиди С., Колиссон Р., Хеслоп Л., Гирелли С., Сакка Е., Леннон-Дюменил А.М., Амигорена С., Кабани Л., Манури Б. (ноябрь 2009 г.). «Критическая роль аспарагин-эндопептидазы в передаче сигналов эндоцитарных Toll-подобных рецепторов в дендритных клетках» . Иммунитет . 31 (5): 737–48. doi : 10.1016/j.immuni.2009.09.013 . ПМИД   19879164 .
  19. ^ Мэнури Б., Маццео Д., Ли Д.Н., Биллсон Дж., Лоук К., Бенарох П., Уоттс С. (апрель 2003 г.). «Аспарагиновая эндопептидаза может инициировать удаление шаперона инвариантной цепи MHC класса II» . Иммунитет . 18 (4): 489–98. дои : 10.1016/s1074-7613(03)00085-2 . ПМИД   12705852 .
  20. ^ Чен, К; Чжоу, Ю; Ван, Х; Алам, А; Канг, СС; Ан, ЭХ; Лю, Х; Цзя, Дж; Йе, К (1 сентября 2021 г.). «Воспаление кишечника запускает C/EBPβ/δ-секретазу-зависимое распространение фибрилл Aβ и Tau от кишечника к мозгу при болезни Альцгеймера» . Журнал ЭМБО . 40 (17): е106320. дои : 10.15252/embj.2020106320 . ПМЦ   8408610 . ПМИД   34260075 .
  21. ^ Чжан, З; Канг, СС; Лю, Х; Ан, ЭХ; Чжан, З; Он, Л; Ювоне, премьер-министр; Дуонг, DM; Сейфрид, Северная Каролина; Бенски, MJ; Манфредссон, ФП; Джин, Л; Солнце, Ю; Ван, JZ; Йе, К (август 2017 г.). «Аспарагиновая эндопептидаза расщепляет α-синуклеин и опосредует патологическую активность при болезни Паркинсона» . Структурная и молекулярная биология природы . 24 (8): 632–642. дои : 10.1038/nsmb.3433 . ПМЦ   5871868 . ПМИД   28671665 .
  22. ^ Ан, ЭХ; Канг, СС; Лю, Х; Чен, Г; Чжан, З; Чандрасекхаран, Б; Алам, AM; Нейш, А.С.; Цао, X; Йе, К (январь 2020 г.). «Инициирование болезни Паркинсона от кишечника к мозгу с помощью δ-секретазы» . Клеточные исследования . 30 (1): 70–87. дои : 10.1038/s41422-019-0241-9 . ПМК   6951265 . ПМИД   31649329 .
  23. ^ Басурто-Ислас Г., Грундке-Икбал И., Тунг Ю.К., Лю Ф., Икбал К. (июнь 2013 г.). «Активация аспарагинилэндопептидазы приводит к гиперфосфорилированию тау при болезни Альцгеймера» . Журнал биологической химии . 288 (24): 17495–507. дои : 10.1074/jbc.M112.446070 . ПМЦ   3682549 . ПМИД   23640887 .
  24. ^ Чжан З, Сонг М, Лю Х, Кан СС, Квон И.С., Дуонг ДМ, Сейфрид НТ, Ху В.Т., Лю З, Ван Дж.З., Ченг Л., Сунь Й.Е., Ю С.П., Леви А.И., Йе К. (ноябрь 2014 г.). «Расщепление тау аспарагиновой эндопептидазой опосредует нейрофибриллярную патологию при болезни Альцгеймера» . Природная медицина . 20 (11): 1254–62. дои : 10.1038/нм.3700 . ПМЦ   4224595 . ПМИД   25326800 .
  25. ^ Гао Дж., Ли К., Ду Л., Инь Х., Тан Х., Ян З. (июль 2018 г.). «Удаление аспарагиновой эндопептидазы уменьшает тревожное и депрессивное поведение и улучшает способности пространственного познания у мышей». Бюллетень исследований мозга . 142 : 147–155. дои : 10.1016/j.brainresbull.2018.07.010 . ПМИД   30030107 . S2CID   51705806 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 3a4778a819fedb158277e8db82db566b__1701543600
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3a/6b/3a4778a819fedb158277e8db82db566b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Asparagine endopeptidase - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)