Активность нейтральных протеаз в тканях животных при зимней спячке и гипотермии
Диссертация - Биология
Другие диссертации по предмету Биология
ет отщепления маленького пептида длиной 7 аминокислотных остатков между положением 98 и 105) (Fusek et al., 1992). В действительности тяжелые и легкие цепи обычно образуются смесью нескольких микрогетерогенных цепей, которые различаются за счет незначительных изменений в молекулярном весе. Эксперименты in vitro показали, что в результате автопротеолиза прокатепсин Д превращается в так называемый псеудокатепсин Д, который все еще содержит С-терминальную часть активирующего пептида (Fusek, Vetvicka, 2005).
Основная функция катепсина Д - это внутриклеточный катаболизм внутри лизосомального компартмента (Conner, 2002). Катепсин Д также включается в процессинг антигенов, гормонов и нейропептидов (Mohamadzadeh et al., 2004). Прокатепсин Д также принимает участие в программированной клеточной смерти - апоптозе (Bidere et al., 2003; Takuma et al., 2003; Emert-Sedlack et al., 2005). Увеличение экспрессии катепсина Д наблюдается при заживлении ран, псориазе и опухолях кожи (Egberts et al., 2004).
Хотя большая часть катепсина Д обнаружена в растворимой части клеток человека, но 20% все же являются мембранно-связанными (Diment et al., 1998).
Высокие концентрации прокатепсина Д были обнаружены в грудном молоке человека (Vetvicka et al., 1993). В 80-е годы во время исследования основных белков, секретируемых раковыми клетками груди линии MCF7, было обнаружено, что основная масса белка - это молекулы с молекулярным весом 52 кДа (Fusek, Vetvicka, 2005). Дальнейшее исследование показало, что эта молекула соответствует прокатепсину Д, который секретируется в высоких концентрациях из определенного типа раковых опухолей груди в присутствии эстрогена. Двадцать пять лет спустя было засвидетельствовано, что прокатепсин Д экспрессируется и секретируется во многих раковых клетках и во многих из них добавление эстрогена и прогестерона увеличивало его экспрессию и секрецию (Rochefort et al., 2000).
У клеток с эстроген-положительным рецептором прокатепсин Д секретируется только после стимуляции эстрогеном, в то время как существенная секреция происходит в клетках с эстроген-отрицательным рецептором. В клетках с эстроген-положительным рецептором эстроген взаимодействует и регулирует экспрессию прокатепсина Д на уровне промотера. Секретируемый прокатепсин Д имеет способность к стимуляции роста и пролиферации раковой клетки, то есть способствует метастазам раковых клеток (Vetvicka et al., 2002).
Катепсин Д может служить независимым прогностическим фактором многих типов рака. Используя многоклеточные антитела специфические для про-формы, было показано, что уровень прокатепсина Д увеличивается в плазме пациентов с метастазом рака груди (Leto et al., 2004; Loscha et al., 2004).
Общая экспрессия катепсина Д в раковых клетках увеличивает концентрацию прокатепсина Д. Это в основном лежит в увеличении насыщения маннозо-6-фосфат-рецепторного пути, также как и других альтернативных путей. Эти клетки будут также направлять больше прокатепсина Д в лизосомы, что ведет к увеличению протеолитической активности лизосомального компартмента. С другой стороны, катепсин Д протеолитически активен при рН около 5.5 и трудно обнаружить такое низкое значение рН внеклеточно в тканях опухоли (Meijer-van Gelder et al., 2001; Laurent-Matha et al., 2005).
Роль сахаридных остатков, частично их возможное взаимодействие с маннозо-6-фосфат-рецепторами, привлекает внимание исследователей. В 1994 году было описано, что простое удаление сахаридных цепей с использованием гликозидазы, не имеет эффекта на митогенные активности in vitro. Было также протестировано добавление высоких концентраций маннозо-6-фосфата, который может конкурировать за взаимодействие с рецепторами и при этом не определяется никакой митогенной активности (Glondu et al., 2001). Показано, что прокатепсин Д нормально взаимодействует in vitro с маннозо-6-фосфат-рецептором и может быть поглощен этим рецептором. В некоторых экспериментах in vivo были обнаружены различия в функционировании этих рецепторов. Оказалось, что в определенных опухолях, рецептор функционирует ненормально. Одна гипотеза заключается в том, что высокие концентрации прокатепсина Д насыщают катион-независимый маннозо-6-фосфат-рецептор, что приводит к снижению связывающих сторон как для маннозо-6-фосфат-связывающих сторон, так и для инсулин-подобного фактора роста II. Как следствие этого, недостаточное функционирование маннозо-6-фосфат-рецептора может быть причиной смены функции маннозо-6-фосфат-рецептора и может помочь канцерогенезу (Vetvicka et al., 2004). Результаты показали, что предотвращение гликолизирования с помощью мутации на гликолизированной стороне прокатепсина Д не теряет его митогенной и пролиферативной активности. Предположено, что ни связывание маннозо-6-фосфата, ни сахарные остатки не влияют на развитие роста опухоли (Vetvicka et al., 1999; Laurent-Matha et al., 2005).
Таким образом, функция прокатепсина Д состоит не только в том, что он является предшественником гидролитического фермента в лизосомах, но также и в том, что он включается во взаимодействие с другими молекулами, которые имеют митогенный эффект на определенные ткани. Это взаимодействие облегчается активирующим пептидом и оно может быть частью нормального физиологического функционирования прокатепсина Д (Glondu et al., 2001). Однако, становится опасно, когда раковые клетки начинают экспрессировать и секретировать прокатепсин Д. Предположено, что прокатепсин Д, экспрессируемый и секретируемый из первичных раковых клеток, вызывает рост как родительских, так и окружающих клеток. Это приводит к более быстрому росту опухоли тканей и также увеличивает риск образования метастазов (Антонов, 1991