KLK5 - огляд тем ScienceDirect

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Калікреїн-пов'язана пептидаза 8

Регулювання діяльності KLK8

Активність KLK8 регулюється активацією зимогену, рН та іонами, зв’язуванням інгібіторів та автодеградацією. Pro-KLK8 ефективно активується ентеропептидазою або лізл ендопептидазою. Недавні дослідження показали, що KLK5 активує рекомбінантний про-KK8 in vitro, що може мати важливе фізіологічне значення в шкірі людини там, де вони локалізуються. Інгібітор білка С серпінів та α2-антиплазмін інгібують рекомбінантний KLK8 in vitro зі значеннями kass 1,2 × 10 5 та 4,1 × 10 3 M −1 sec −1 відповідно. Антитромбін III, інгібітор активатора плазміногену-1 та інгібітор С1 є повільними інгібіторами KLK8, тоді як α1-антитрипсин, α1-антихімотрипсин та калістатин не мають інгібуючої дії на KLK8 [12]. На основі кінетичних аналізів фторогенного субстрату антипаїн, хімостатин та лейпептин інгібують KLK8 з IC50 0,46, 8,0 та 66 мкМ відповідно. Активність KLK8 пригнічується загальними інгібіторами серинової протеази, такими як DFP, апротинін, бензамідин та інгібітор трипсину сої SBTI [11]. На сьогоднішній день бракує високоспецифічних рекомбінантних інгібіторів KLK8, а також специфічних синтетичних субстратів KLK8.

Подібно до інших KLK, регулятори активності KLK8 включають іони кальцію, магнію та цинку, рН, а також тканиноспецифічні інгібітори. Недавні дослідження показують, що регуляція KLK8 може дещо відрізнятися від інших трипсиноподібних KLK, таких як KLK5 та KLK14. Наприклад, на відміну від KLK5 та KLK14, трипсиноподібна активність KLK8 пригнічується хімостатином. Інгібуюча ефективність цинку проти KLK5 та KLK14 сильніша, ніж KLK8. Крім того, на відміну від KLK5, 6, 7, 11 та 14 та подібних до KLK1, KLK8 не інгібується жодним із позаклітинних доменів епідермального лімфоепітеліального інгібітора казального типу (LEKTI). Було виявлено, що KLK8 зв'язує інгібітор LEKTI-2, кодований SPINK9, але жодне суттєве інгібування внаслідок цього зв'язування не відбувається. Інгібітор LEKTI-3, кодований геном SPINK6, також не чинив інгібуючої дії на KLK8, незважаючи на те, що він здатний інгібувати KLK5, KLK7 та KLK14 [13]. Цікаво, що було виявлено, що KLK8 зв’язує внутрішньоклітинний інгібітор SerpinB6 або інгібітор протеїнази 6/PI-6 у кератиноцитах [14]. Однак, на відміну від KLK8, PI-6 не секретується кератиноцитами в позаклітинне середовище. Таким чином, інгібітори позаклітинної активності KLK8 у тканинах шкіри, яєчниках або сироватці крові залишаються ідентифікованими.

Калікреїн-пов'язана пептидаза 7

Крістофер Дж. Фареді,. Фабріс А. Колб, у Довіднику з протеолітичних ферментів (третє видання), 2013

Структурна хімія

Тваринні моделі шкірних розладів

3.2 Синдром Нетертона

Як і очікувалося, миші Spink5 -/- рекапітулюють шкірні та запальні аспекти захворювання NS, включаючи летальність новонароджених (Descargues et al., 2005; Yang et al., 2004), що пов’язано з аномальною деградацією десмосомних кадгеринів, таких як Desmoglein 1 (Dsg1) та десмоколін-1 (Dsc1) десмоглеїн 1, через неактивну активність протеаз KLK5 та KLK7 (Descargues et al., 2005). Неконтрольована активність KLK5 в епідермісі NS викликає AD-подібні ураження через опосередковану PAR2 експресію TSLP, незалежно від навколишнього середовища та адаптивної імунної системи (Briot et al., 2009).

Як і миші Spink5 -/-, трансгенні миші, сконструйовані для надмірної експресії людського KLK5 у зернистому шарі епідермісу за допомогою прояву промотору інволюкрину, збільшують протеолітичну активність KLK5 та його KLK7, KLK14 та ELA2. Подібно до Spink5 -/-, у трансгенних мишей KLK5 розвивається ексфоліативна еритродермія з масштабуванням, затримкою росту та аномаліями волосся, а також шкірні та системні ознаки важкого запалення та алергії на свербіж. Шкіра демонструє підвищену експресію запальних цитокінів та хемокінів, інфільтрації імунних клітин та маркери відповідей Т-клітин Th2/Th17/Th22, а також підвищений рівень IgE та TSLP у сироватці крові (Furio et al., 2014).

І навпаки, делеція Klk5 рятує летальність новонароджених у мишей Spink5 -/- та обмінює шкірні ознаки NS, включаючи дефект шкірного бар’єру, невпорядковану епідермальну структуру та запалення шкіри (Furio et al., 2015). Примітно, що втрата Klk5 призводить до зниження епідермальної протеолітичної активності, особливо KLK7, KLK14 та ELA2, а також відновлення структурної цілісності десмосом та корнеодесмосом та нормальної епідермальної диференціації, а також нормалізованої експресії Il-1β, Il17A та TSLP.

Подальша підтримка ролі KLK5 у NS, абляція матриптази, протеази, що бере участь у переробці Pro-KLK до активного KLK, пригнічене запалення, запобігає відшаруванню рогового шару та покращує бар’єрну функцію епідермісу мишей Spink5 -/- (Продажі та ін., 2010). Результати цього дослідження вказують на вирішальну роль матриптази у патогенезі НС та на роль матриптази-про-KLK в інших шкірних та запальних захворюваннях людини.

На додаток до моделей на тваринах, дефекти епідермісу спостерігаються в органотипових 3D культурах, породжених нормальними кератиноцитами людини, трансфікованими малим інтерферуючою РНК (siRNA), орієнтованою на SPINK5, та гелями колагену, заселеними фібробластами (Wang et al., 2014). Заглушення генів KLK5 або KLK7 помітно покращує епідермальну архітектуру, порушену зниженою експресією SPINK5. Разом ці дослідження підтверджують головну роль KLK5 та його регуляторів вищого та нижчого рівня в NS.

Тканина людської калікреїну та пептидазна родина, пов'язана з калікреїном

Фізіологічні ролі

Інші більш широкі ролі пептидаз, пов’язаних з KLK1, віднесені до репродуктивної фізіології, зокрема, до розчинення насіннєвого згустку та модуляції слизової оболонки шийки матки, шкірного гомеостазу, розвитку зубів, нервового розвитку та нейродегенерації [3,4,19]. Точні ферментативні функції, що лежать в основі цих подій, краще вивчені і включають гідроліз семіногелінів для розчинення насіннєвого згустку, деградацію білків корнеодесмосоми та білків матриці емалі відповідно в шкірному гомеостазі та розвитку зубів, а також відкладення амілоїдних бляшок гідролізом білка-попередника амілоїду в нейродегенерація, така як хвороба Альцгеймера [3,19,77] .

Хоча активатори KLK in vivo невідомі, біохімічні дослідження показали, що самі KLK, ймовірно, виконують цю роль у тканиноспецифічному каскаді активації. Наприклад, ферментативний каскад in vitro KLK із залученням KLK2, KLK3/PSA, KLK4 та KLK15 був запропонований у простаті [4,78]. На шкірі, крім відомого каскаду KLK7, активованого KLK5 [68,79,80], останні дослідження показали, що KLK14 активує KLK5 [3]. Інші дослідження in vitro також припускають потенційний каскад KLK у центральній нервовій системі, включаючи KLK5, KLK6, KLK8, KLK11, KLK12 та KLK14 [29,32] .

Характеристики детального розщеплення цих відомих та передбачуваних субстратів кожним із конкретних KLK, що призводить до їх відомих фізіологічних ролей, будуть розглянуті в наступних розділах.

Калікреїн-пов'язана пептидаза 6

Ізобель А. Скарісбрик, Майкл Блабер, у Довіднику з протеолітичних ферментів (третє видання), 2013

Каскади активації

Активація KLK, зокрема їх участь у розгалужених мережах активації, була сферою значного інтересу останнім часом [26–29]. Участь KLK6 у ширшій мережі активації передбачається з огляду на вимогу до окремої активаційної протеази для ефективної активації [24]. Нещодавно було опубліковано повне дослідження активації (ЛЮДИНИ) KLK, заснованого на специфічності зрілих (ЛЮДИНА) протеаз KLK у розщепленні активаційного пропептиду різних (ЛЮДИНИ) KLK (Рисунок 612.1). Результати показують, що, хоча KLK6, ймовірно, бере участь у каскадах активації KLK, він не є ні загальним активатором про-KLK (як, наприклад, KLK5), ні загалом не активується великою кількістю KLK (як, наприклад, `` класичний '' KLK). Pro-KLK6 потенційно активується зрілими KLK-4, 5, 11 і 14, і ці KLK експресуються в мозку [4,7,30,31]. На додаток до класичних KLK, (ЛЮДИНА) KLK6 є потенційним активатором pro-KLK5, 9 та 11; таким чином, взаємозв'язок активації зворотного зв'язку можливий між (ЛЮДИНОЮ) KLK5, 6 і 11 [24,32,33] .

Малюнок 612.1. Резюме гідролізу пропептидів KLK (ЛЮДИНА) KLK (молярне співвідношення 100: 1 пептид KL-KLK: зрілий KLK) за допомогою (ЛЮДИНА) KLK при рН 7,4 протягом 1 години при 37 ° C (представлено у сірій шкалі (білий = 0%, чорний = 100% гідроліз)) і дає завершений (ЛЮДСЬКИЙ) КЛК-аналіз "активома" [32,85] .

Повідомлялося про функціональне перетину (ЛЮДИНИ) KLK з протеазами осі тромбостазу для ряду KLK (нещодавній огляд див. Blaber et al. [34]). Характеристика активації про- (ЛЮДИНИ) KLK ідентифікувала велику кількість KLK, які можуть активуватися кількома протеазами тромбостазу (рис. 612.2). Як відомо, плазмін є найефективнішим активатором про- (ЛЮДИНИ) KLK6, ідентифікованим на сьогодні, а uPA також є потенційно активуючою протеазою [24,35]. І навпаки, повідомляється, що (ЛЮДИНА) KLK6 розщеплює плазміноген для вивільнення ангіостатиноподібних фрагментів [23]. Взаємодія між протеазами тромбостазу в плазмі та секретованими KLK у позаклітинному матриксі відбуватиметься в умовах проникності судин, як під час травми та запалення. Таким чином, плазмін цілком може бути основною точкою входу в ініціацію каскадів активації KLK, пов'язаних з такими патологічними станами (рис. 612.3). Стосовно KLK6, взаємодія з протеазами тромбостазу представляє значний інтерес для розуміння процесу запальних патологій ЦНС [36–38] .

Малюнок 612.2. Підсумок результатів перетравлення про- (ЛЮДИНИ) KLK пептидів шляхом відбору протеаз тромбостазу (молярне співвідношення 100: 1 про-KLK пептид: фермент) при рН 7,4, 24 год при 37 ° C (представлено в сірій шкалі (білий = 0%, чорний) = 100% гідроліз) [35]. Плазмін є найефективнішим активатором про- (ЛЮДИНИ) KLK6, ідентифікованим на сьогоднішній день, і видається "загальним активатором" людських білків pro-KLK.

Малюнок 612.3. Постульоване перетин KLK у позаклітинному матриксі та протеазах тромбостазу (затінений фон) із плазми в ЦНС при запаленні/пошкодженні тканини [35] .