Войти
| Катепсин | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Структура катепсина K | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | CTP | ||||||||
| Pfam | PF00112 | ||||||||
| Pfam clan | CL0125 | ||||||||
| InterPro | IPR000668 | ||||||||
| SMART | Pept_C1 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00126 | ||||||||
| MEROPS | C1 | ||||||||
| SCOPe | 1aec / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Катепсины (древнегреческие kata- «вниз» и hepsein «кипеть»; сокращенно CTS ): протеазы (ферменты, разрушающие белки), обнаруженные у всех животных, а также у других организмов. Существует около десятка членов этого семейства, которые различаются своей структурой, каталитическим механизмом и белками, которые они расщепляют. Большинство членов активируются при низком pH, обнаруженном в лизосомах. Таким образом, деятельность этого семейства почти полностью лежит в пределах этих органелл. Однако есть исключения, такие как катепсин K, который действует внеклеточно после секреции остеокластами при резорбции кости. Катепсины играют жизненно важную роль в клеточном обновлении млекопитающих.
Катепсины участвуют в:
Дефицит этого белка связан с множественными формами галактосиалидоза. Активность катепсина А в лизатах метастатических поражений злокачественной меланомы значительно выше, чем в лизатах первичного очага. Катепсин А увеличился в мышцах, умеренно пораженных мышечной дистрофией и денервационными заболеваниями.
Катепсин B может работать как бета-секретаза 1, расщепляя белок-предшественник амилоида с образованием бета-амилоида. Сверхэкспрессия кодируемого белка, который является членом семейства пептидаз С1, была связана с аденокарциномой пищевода и другими опухолями. Катепсин B также вовлечен в развитие различных опухолей человека, включая рак яичников.
Катепсин D (аспартилпротеаза ), по-видимому, расщепляет различные субстраты. такие как фибронектин и ламинин. В отличие от некоторых других катепсинов, катепсин D обладает некоторой протеазной активностью при нейтральном pH. Высокий уровень этого фермента в опухолевых клетках, по-видимому, связан с большей инвазивностью.
Катепсин К является наиболее сильнодействующей коллагеназой млекопитающих. Катепсин К участвует в остеопорозе, заболевании, при котором снижение плотности кости вызывает повышенный риск перелома. Остеокласты представляют собой клетки организма, резорбирующие костную ткань, и они секретируют катепсин К, чтобы расщепить коллаген, основной компонент неминерального белкового матрикса кости. Катепсин К, среди других катепсинов, играет роль в метастазировании рака через деградацию внеклеточного матрикса. Было показано, что генетический нокаут катепсина S и K у мышей с атеросклерозом уменьшает размер атеросклеротических поражений. Экспрессия катепсина К в культивируемых эндотелиальных клетках регулируется напряжением сдвига. Катепсин K также играет роль в развитии артрита.
Мышиный катепсин L гомологичен человеческому катепсину V. Было показано, что мышиный катепсин L играет роль в адипогенезе и непереносимость глюкозы у мышей. Катепсин L разрушает фибронектин, рецептор инсулина (IR) и рецептор инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1R). Было показано, что у мышей с дефицитом катепсина L меньше жировой ткани, ниже уровни глюкозы и инсулина в сыворотке, больше субъединиц инсулинового рецептора, больше транспортера глюкозы (GLUT4) и больше фибронектина, чем в контроле дикого типа.
Пять циклических пептидов проявляют ингибирующую активность в отношении катепсинов L, B, H и K человека.
Зимография представляет собой тип гель-электрофореза, в котором используется полиакриламидный гель , сополимеризованный с субстратом для обнаружения активности фермента. Катепсиновая зимография разделяет разные катепсины на основе их миграции через полиакриламидный гель, сополимеризованный с субстратом желатин. Электрофорез проводят в невосстанавливающих условиях, и ферменты защищены от денатурации с помощью лейпептина. После определения концентрации белка равные количества тканевого белка загружают в гель. Затем белку дают возможность перемещаться через гель. После электрофореза гель помещают в ренатурирующий буфер, чтобы вернуть катепсины в их естественную конформацию. Затем гель помещают в активационный буфер с определенным pH и оставляют инкубироваться в течение ночи при 37 ° C. Эта стадия активации позволяет катепсинам разрушать желатиновый субстрат. При окрашивании геля красителем кумасси синим участки геля, все еще содержащие желатин, выглядят синими. Области геля, в которых были активны катепсины, выглядят как белые полосы. Этот протокол катепсиновой зимографии использовался для определения фемтомольных количеств зрелого катепсина K. Различные катепсины могут быть идентифицированы на основе их расстояния миграции из-за их молекулярного веса: катепсин K (~ 37 кДа), V (~ 35 кДа), S (~ 25 кДа) и L (~ 20 кДа). Катепсины имеют определенные уровни pH, при которых они обладают оптимальной протеолитической активностью. Катепсин К способен разлагать желатин при pH 7 и 8, но эти уровни pH не учитывают активность катепсинов L и V. При pH 4 катепсин V активен, а катепсин K - нет. Регулировка pH буфера активации может позволить дальнейшую идентификацию типов катепсина.
Термин катепсин был придуман в 1929 году Ричардом Вильштеттером и Ойгеном Баманном для описания протеолитическая активность лейкоцитов и тканей при слабокислом pH (Willstätter Bamann (1929) Hoppe-Seylers Z. Physiol. Chemie 180, 127-143). Самая ранняя запись о «катепсине», найденная в базе данных MEDLINE (например, через PubMed ), взята из Journal of Biological Chemistry в 1949 году. Однако ссылки внутри Эта статья указывает на то, что катепсины были впервые идентифицированы и названы примерно на рубеже 20-го века. Большая часть этой ранней работы была проделана в лаборатории Макса Бергмана, который провел первые несколько десятилетий столетия, определяя эти протеазы.
Примечательно, что исследования, опубликованные в 1930-х годах (в основном Бергманн) использовал термин «катептические ферменты» для обозначения широкого семейства протеаз, которое включает папаин, бромелин и сам катепсин. Первоначальные попытки очистить и охарактеризовать протеазы с использованием гемоглобина были предприняты в то время, когда слово «катепсин» указывало на единственный фермент; существование множества отдельных членов семейства катепсинов (например, B, H, L) в то время, по-видимому, не понималось. Однако к 1937 году Бергманн и его коллеги начали дифференцировать катепсины на основе их источника в организме человека (например, катепсин печени, катепсин селезенки).
