แอสพาราจีน เอนโดเปปติเดส
แอสพาราจีนเอนโดเปปติเดส ( AEP , mammalian legumain , δ-secretase ; EC 3.4.22.34 ) เป็นเอนไซม์โปรตีโอไลติกจาก ตระกูล เปปติเดส C13 ซึ่งไฮโดรไลซ์พันธะเปปไทด์โดยใช้หมู่ไทออลของกรดอะมิโนซิสทีนเป็นนิวคลีโอไฟล์ (จึงเรียกอีกอย่างว่าซิสทีนโปรตีเอส ) นอกจากนี้ยังรู้จักกันในชื่อ แอสพาราจินิลเอนโดเปปติเดส, ซิตแวก, โปรตีเนส บี, ฮีโมโกลบินเนส, ผลิตภัณฑ์ยีน PRSC1 หรือ LGMN ( Homo sapiens ), วิซิลินเปปติโดไฮโดรเลส และเอนโดเปปติเดสจากถั่ว ในมนุษย์ เอนไซม์นี้ถูกเข้ารหัสโดย ยีน LGMN (สัญลักษณ์เดิมคือPRSC1 ) [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
เอนไซม์นี้ไฮโดรไลซ์สารตั้งต้นที่ปลาย C ของ สารตกค้าง แอสปาราจีนค้นพบในปี 1996 ในถั่ว และพบโฮโมล็อกในพืช โปรโตซัว สัตว์มีกระดูกสันหลัง และพยาธิ เอนไซม์นี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ ในมนุษย์ เช่นมะเร็งหลอดเลือดแดงแข็งและการอักเสบ[ 4 ]สามารถตรวจพบได้ในม้าม ตับ สมอง เนื้อเยื่ออัณฑะ และหัวใจ[ 5 ]และโปรตีนส่วนใหญ่จะอยู่ในไลโซโซมและเอนโดโซมนอกจากนี้ยังน่าสนใจที่ AEP จะถูกกระตุ้นในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับอายุ[ 6 ]
การกระจาย
เอนไซม์นี้ถูกระบุครั้งแรกในแวคิวโอลของ เมล็ดพืช ตระกูลถั่วและต่อมาถูกระบุในไลโซโซมของ สัตว์ เลี้ยงลูกด้วยนมและSchistosoma mansoni [ 7 ] ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันว่ามีอยู่ในพืชและสัตว์หลายชนิด[ 8 ] [ 9 ]
กิจกรรม
ปฏิกิริยาและความจำเพาะ
เอนไซม์นี้ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาเคมีต่อไปนี้:
- การไฮโดรไลซิสของโปรตีนและสารตั้งต้นโมเลกุลขนาดเล็กที่พันธะ -Asn-Xaa-
เลกูเมนจากพืชและสัตว์จะออกฤทธิ์ได้ดีที่สุดในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด[ 10 ] [ 11 ]
การประมวลผลโปรโดเมน
เลกเมนถูกสร้างขึ้นเป็นไซโมเจน ตั้งต้นที่ไม่ทำงาน โดเมนปลาย C ของพวกมันจะจับกับไซต์ที่ทำงาน (ซึ่ง โดยปกติแล้ว ซับสเตรตจะจับ) ทำให้ การทำงานถูกยับยั้ง[ 10 ]เมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดของแวคิวโอลหรือไลโซโซม โปรโดเมนจะถูกตัดออกเพื่อเผยให้เห็นเอนไซม์ที่ทำงาน[ 10 ] [ 11 ]
กลไก
เลกูเมนเป็นโปรตีเอสซิสทีนจากตระกูล C13 ของกลุ่มโปรตีเอส CD ( MEROPS ) [ 11 ]มันใช้ไตรแอดเร่งปฏิกิริยาของซิสทีน - ฮิสติดีน - แอสปาราจีนในบริเวณออกฤทธิ์เพื่อทำการย่อยสลายโปรตีน แบบโควาเลนต์ ของสารตั้งต้น[ 3 ]
การเปิดใช้งาน
แอสพาราจีนเอนโดเปปติเดสถูกสังเคราะห์เป็นไซโมเจนที่ไม่ทำงาน[ 12 ] AEP และเปปติเดสซิสทีนอื่นๆ จะถูกกระตุ้นเมื่อค่า pH เปลี่ยนจากเป็นกลางเป็นกรด มันจะผ่านกระบวนการเจริญเติบโตแบบออโตโปรตีโอไลติกเพื่อการกระตุ้นการเร่งปฏิกิริยา ดูเหมือนว่ามันจะถูกตัดแบบออโตแคตตาไลติกหลังจากสารตกค้างของแอสพาราจีนหรือแอสปาร์เทต การกระตุ้นเริ่มต้นที่ pH 4.5 โครงสร้างทางเคมี ณ จุดนี้แสดงให้เห็นว่ารอยแตกที่เกิดขึ้นที่ pH 4.5 สามารถซ่อมแซมได้ภายใต้สภาวะการตกผลึกที่เป็นเบส ชิ้นส่วนปลาย C (≈13 kDa) ที่สร้างขึ้นระหว่างออโตโปรตีโอไลซิสสามารถเชื่อมต่อกันใหม่ได้ทีละน้อยเพื่อสร้างโปรเอนไซม์เมื่อค่า pH เพิ่มขึ้นไปทาง pH 7.5 ซึ่งหมายความว่าการกระตุ้นโปรตีโอไลติกของ AEP สามารถย้อนกลับได้[ 6 ]
บทบาททางชีววิทยา
พืช
ฤทธิ์ต้านจุลชีพ
ในพืชOldenlandia affinisจะสร้างเปปไทด์วงจรต้านจุลชีพซึ่งมีความสำคัญต่อการป้องกันเชื้อโรคในพืช [ 13 ] [ 14 ] สมุนไพรนี้ถูกนำมาใช้ในยาพื้นเมืองของแอฟริกาเพื่อเร่งการคลอดบุตร[ 13 ]
สัตว์
ระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด
มีตัวควบคุมหลายตัวที่ส่งผลต่อระบบภูมิคุ้มกันและช่วยรักษาสมดุล หากระบบภูมิคุ้มกันทำงานมากเกินไป อาจเสี่ยงต่อการเกิดโรคภูมิต้านตนเอง ในขณะที่ระบบภูมิคุ้มกันที่ทำงานน้อยเกินไปจะนำไปสู่การติดเชื้อหรือมะเร็งการนำเสนอแอนติเจนมีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน[ 4 ]มีการค้นพบว่า AEP มีบทบาทในช่วงเวลาสำคัญนี้ AEP เกี่ยวข้องกับการนำเสนอโปรตีนจากภายนอกและภายในร่างกายโดยใช้โปรตีนเชิงซ้อน MHCII [ 15 ] บทบาทของ AEP ในภูมิคุ้มกันยังไม่ชัดเจน แต่ดูเหมือนว่าจะเชื่อมโยงกับสารยับยั้งจุดตรวจสอบ เช่นPD-1ซึ่งลดการทำงานของ AEP ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการเปลี่ยนสมดุลระหว่างเซลล์ที่ต่อสู้กับมะเร็งและเซลล์ T ควบคุมในกรณีที่ไม่มี AEP จุดตรวจสอบที่ยับยั้งอาจไม่มีการตอบสนองที่เป็นประโยชน์ การวัดเอนไซม์นี้ในผู้ป่วยสามารถทำนายได้ว่าเอนไซม์ตัวใดจะให้การตอบสนองต่อการรักษาที่ดีกว่า[ 16 ]
การส่งสัญญาณ
ในภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดTLRมีบทบาทสำคัญ TLR เหล่านี้ (ส่วนใหญ่คือTLR7และTLR9 ) สามารถถูกกระตุ้นด้วยโปรตีโอไลติกโดย AEP ได้[ 17 ]พบว่าการลดลงของไซโตไคน์ ที่ก่อให้เกิดการอักเสบโดยการกระตุ้น TLR9 เกิดขึ้นใน เซลล์ไมอีลอยด์และเซลล์เดนดริติกพลาสมอยด์ซึ่งขาด AEP [ 18 ]เอนไซม์นี้ยังมีความสำคัญในการประมวลผลไวรัสไข้หวัดใหญ่และการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันโดยใช้ TLR7 [ 17 ] AEP มีบทบาทสำคัญในการประมวลผล TLR และ AEP สามารถเริ่มต้นการกำจัดสายโซ่ที่ไม่เปลี่ยนแปลงในคอมเพล็กซ์ MHC-II ซึ่งสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการสร้างเปปไทด์และกิจกรรมของ MHCII [ 19 ]
โรค
โรคความเสื่อมของระบบประสาท
AEP จะทำงานระหว่างภาวะสมองขาดเลือดหรือภาวะกรดในสมองและอาการชักจากโรคลมชัก มันจะย่อยโปรตีน SETซึ่งเป็นตัวยับยั้งDNaseทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA และทำให้สมองเสียหาย นอกจากนี้ยังพบกิจกรรมของ AEP ที่เพิ่มขึ้นในสมองในผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์และโรคพาร์กินสัน (PD) AEP จะตัดโปรตีนเทา[ 20 ]และโปรตีนสารตั้งต้นอะไมลอยด์ในผู้ป่วยโรคพาร์กินสัน อัลฟาไซนูคลีนจะถูก AEP ตัดเป็นชิ้นส่วนที่เป็นพิษ[ 4 ] [ 21 ]ซึ่งสันนิษฐานว่าอาจมีบทบาทในการเริ่มต้นหรือการเกิดโรคพาร์กินสัน[ 22 ]
โรคอัลไซเมอร์
พบ AEP ที่ทำงานอยู่มีระดับเพิ่มขึ้นและเคลื่อนย้ายไปยังไซโตพลาสซึมของเซลล์ประสาทของผู้ป่วย AD [ 23 ]ใน AD คราบพลัคประกอบด้วยอะไมลอยด์เบต้าเส้นใยประสาทภายในเซลล์ และโปรตีนเทา การทำงานผิดปกติของการสลายโปรตีน APP และการฟอสโฟรีเลชันที่ผิดปกติของเทาทำให้เกิดคราบพลัคประสาทและเส้นใยประสาท (NFTs) ตามลำดับ ทำให้เกิดการเสื่อมของเซลล์ประสาทและภาวะสมองเสื่อม[ 24 ]นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในความผิดปกติทางพฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับ AD เช่น ความวิตกกังวลและภาวะซึมเศร้า และยังมีบทบาทในโรคหลอดเลือดสมอง เนื่องจากโรคหลอดเลือดสมองทำให้เกิดความเป็นกรดในสมอง AEP จึงทำงานเนื่องจากระดับ pH ต่ำ จากนั้นจะตัด SET ซึ่งทำให้เซลล์สมองตาย[ 25 ]การกำหนดเป้าหมาย AEP อาจช่วยป้องกันการเกิดอาการของ AD ได้ การพัฒนาสารยับยั้ง AEP ที่เลือกเฉพาะ (เช่น Cbz-L-Ala-L-Ala-AzaAsnchloromethylketone และสารยับยั้ง AEP อะซาเปปทิดิล) เป็นสิ่งสำคัญในการช่วยรักษาโรค[ 4 ]
ลิงก์ภายนอก
- Legumain ในฐานข้อมูล Medical Subject Headings (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา