Asparagínová endopeptidáza

Asparagínová endopeptidáza (AEP, cicavčí legumain) je proteolytický enzým z C13 peptidázovej rodiny, ktorý hydrolyzuje peptidovú väzbu za použitia tiolovej skupiny na cysteínovom zvyšku ako nukleofil (nazývaný aj cysteínová proteáza). Hydrolyzuje substráty na C-konci asparagínového zvyšku. Tento enzým bol objavený v roku 1996 vo fazuli a jeho homológy boli identifikované v rastlinách, prvokoch, helmintoch a stavovcoch. Enzým sa podieľa na niektorých ľudských ochoreniach ako rakovina, ateroskleróza a zápal .Je detekovateľný v slezine, pečeni, mozgu, tkanivách semenníka a srdci.Je lokalizovaný najmä v lyzozómoch a endozómoch. AEP sa aktivuje v závislosti od veku .

Aktivácia

Asparagínová endopeptidáza je syntetizovaná ako inaktívny zymogen . AEP a ostatné cysteínové peptidázy sú aktivované pri zmene pH z neutrálneho na kyslé. Podlieha autoproteolytickému štiepeniu po asparagíne a asparátovom zvyšku. Aktivácia začína pri pH 4.5. Pri tomto pH sa v chemickej štruktúre objavujú zlomy, ktoré môžu byť opravené pri normálnych kryštalizačných podmienkach. C-koncové fragmenty (~13 kDa) vytvorené počas autoproteolýzy sa môžu postupne znovu ligovať za vzniku proenzýmu keď sa pH zvýši na 7.5 čo znamená, že proteolytická aktivácia AEP môže byť reverzibilná .

AEP v neurodegeneratívnych ochoreniach

AEP je aktivovaný počas ischémie a prekysleniu mozgu a pri epileptických záchvatoch. Štiepi SET proteín, ktorý je inhibítorom DNáz, čo vedie k poškodeniu DNA a mozgu. Zvýšená aktivita AEP je pozorovaná u pacientov s Alzheimerovou chorobou a Parkinsonovou chorobou. AEP štiepi tau protein a prekurzor amyloidného proteínu. U pacientov s Parkinsonovou chorobou je alfa synukleín prostredníctvom AEP premenený na toxické zhluky .

AEP a Alzheimerova choroba

Zvýšené hodnoty aktívneho AEP boli nájdené v cytoplazme nervových buniek u pacientov s Alzheimerovou chorobou (ACH) . Pri ACH sú plaky zložené z amyloidu beta, intracelulárnych neurofibrilárnych spletí a tau proteínu. Dysfunkcia protelýzy APP a abnormálna fosforylácia tau proteínu vedú k vytvoreniu plakov a neurofibrilárnych spletencov, ktoré spôsobujú nervovú degeneráciu a demenciu .Takisto zohráva dôležitú úlohu v poruchách správania spojených s ACH ako napríklad depresia a úzkosť. Má tiež úlohu pri mŕtvici. Keďže mŕtvica spôsobuje kyslosť v mozgu AEP sa aktivuje v dôsledku tejto zmeny pH. Potom nastáva štiepenie SET proteínu, ktorý spôsobuje smrť mozgových buniek . Zacielenie na AEP môže pomôcť zabrániť vzniku symptómov Alzheimerovej choroby. Vývoj AEP-selektívnych inhibítorov (ako sú Cbz-L-Ala-L-Ala-AzaAsnchloromethylketone a aza-peptidyl AEP inhibítorov) je nevyhnutný pre liečbu ochorení .

AEP a imunitný systém

Je veľa regulačných látok, ktoré ovplyvňujú imunitný systém a napomáhajú udržať ho v rovnováhe. Ak je imunitný systém príliš aktivovaný hrozí nebezpečenstvo vzniku autoimunitných ochorení zatiaľ čo pasívny imunitný systém zapríčiní infekcie alebo rakovinu. Prezentácia antigénu je kľúčová pri aktivácii imunitného systému . Bolo zistené, že AEP zohráva úlohu pri tomto kritickom momente. AEP je zapojený do prezentácie cudzích alebo vlastných proteínov použitím MHC II proteínového komplexu . Úloha AEP v imunite nie je jasná alebo vyzerá to tak, že je spojená s checkpointovými inhibítormi ako PD-1, ktorý znižuje expresiu AEP, čo je nevyhnutné pre posunutie rovnováhy medzi bojom proti rakovine a regulačnými T-bunkami. V neprítomnosti AEP tieto checkpointy nemusia mať prospešnú odpoveď. Meranie množstva tohto proteínu u pacientov by mohol mať predikčný význam v tom, ktorý pacient by mohol na liečbu lepšie odpovedať .

Antimikrobiálna aktivita

AEP alebo legumain sa používa v africkej medicíne. Oldenlandia affinis je rastlina, ktorá má antimikrobiálnu aktivitu tým ,že produkuje cyklické peptidy, ktoré sú dôležité pre ochranu rastliny proti patogénom. Rastlina sa používala v prírodnej africkej medicíne na urýchlenie pôrodu .

Signalizácia

V prirodzenej imunite TLR hrajú dôležitú úlohu. Tieto TLR ( najmä TLR7 a TLR9) môžu byť proteolyticky aktivované prostredníctvom AEP . Redukcia prozápalových cytokínov stimuláciou TLR9 bol objavená v myeloidných bunkách a plazmacytoidných bunkách, ktorým chýbal AEP . Tento enzým je taktiež dôležitý pri spracovaní chrípkového vírusu a imunitnej odpovedi použitím TLR7 . AEP hrá dôležitú úlohu v TLR fungovaní a môže iniciovať odstránenie invariantných reťazcov v MHC II reťazcoch, ktoré môžu kriticky ovplyvniť tvorbu peptidov a aktivitu MHC II molekúl .