**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 detegovateľný 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.

Referencie
----------

1. ↑  ZHANG, Zhentao; XIE, Manling; YE, Keqiang. Asparagine endopeptidase is an innovative therapeutic target for neurodegenerative diseases. *Expert Opinion on Therapeutic Targets*, 2016-05-13, roč. 20, čís. 10, s. 1237–1245. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 1472-8222. DOI: 10.1080/14728222.2016.1182990.
2. ↑  CHEN, Jinq-May; DANDO, Pam M.; STEVENS, Richard A. E.. Cloning and expression of mouse legumain, a lysosomal endopeptidase. *Biochemical Journal*, 1998-10-01, roč. 335, čís. 1, s. 111–117. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 0264-6021. DOI: 10.1042/bj3350111.
3. 1 2  ZHAO, Lixia; HUA, Tian; CROWLEY, Christopher. Structural analysis of asparaginyl endopeptidase reveals the activation mechanism and a reversible intermediate maturation stage. *Cell Research*, 2014-01-10, roč. 24, čís. 3, s. 344–358. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 1001-0602. DOI: 10.1038/cr.2014.4.
4. ↑  LI, Dongtao Ni; MATTHEWS, Stephen P.; ANTONIOU, Antony N.. Multistep Autoactivation of Asparaginyl Endopeptidase in Vitro and in Vivo. *Journal of Biological Chemistry*, 2003-07-14, roč. 278, čís. 40, s. 38980–38990. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 0021-9258. DOI: 10.1074/jbc.m305930200.
5. 1 2 3  BASURTO-ISLAS, Gustavo; GRUNDKE-IQBAL, Inge; TUNG, Yunn Chyn. Activation of Asparaginyl Endopeptidase Leads to Tau Hyperphosphorylation in Alzheimer Disease. *Journal of Biological Chemistry*, 2013-05-02, roč. 288, čís. 24, s. 17495–17507. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 0021-9258. DOI: 10.1074/jbc.m112.446070.
6. ↑  ZHANG, Zhentao; SONG, Mingke; LIU, Xia. Cleavage of tau by asparagine endopeptidase mediates the neurofibrillary pathology in Alzheimer's disease. *Nature Medicine*, 2014-10-19, roč. 20, čís. 11, s. 1254–1262. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 1078-8956. DOI: 10.1038/nm.3700.
7. ↑  GAO, Jing; LI, Kai; DU, Lingfang. Deletion of asparagine endopeptidase reduces anxiety- and depressive-like behaviors and improves abilities of spatial cognition in mice. *Brain Research Bulletin*, 2018-09, roč. 142, s. 147–155. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 0361-9230. DOI: 10.1016/j.brainresbull.2018.07.010.
8. ↑  MATTHEWS, Stephen P.; WERBER, Ingrid; DEUSSING, Jan. Distinct Protease Requirements for Antigen Presentation In Vitro and In Vivo. *The Journal of Immunology*, 2010-02-17, roč. 184, čís. 5, s. 2423–2431. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 0022-1767. DOI: 10.4049/jimmunol.0901486.
9. ↑  CRAIK, David J.. Host-Defense Activities of Cyclotides. *Toxins*, 2012-02-15, roč. 4, čís. 2, s. 139–156. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 2072-6651. DOI: 10.3390/toxins4020139.
10. 1 2 3 4  MASCHALIDI, Sophia; HÄSSLER, Signe; BLANC, Fany. Asparagine Endopeptidase Controls Anti-Influenza Virus Immune Responses through TLR7 Activation. *PLoS Pathogens*, 2012-08-16, roč. 8, čís. 8, s. e1002841. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 1553-7374. DOI: 10.1371/journal.ppat.1002841.
11. 1 2  SEPULVEDA, Fernando E.; MASCHALIDI, Sophia; COLISSON, Renaud. Critical Role for Asparagine Endopeptidase in Endocytic Toll-like Receptor Signaling in Dendritic Cells. *Immunity*, 2009-11, roč. 31, čís. 5, s. 737–748. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 1074-7613. DOI: 10.1016/j.immuni.2009.09.013.
12. ↑  MANOURY, Bénédicte; MAZZEO, Daniela; LI, Dongtao Ni. Asparagine Endopeptidase Can Initiate the Removal of the MHC Class II Invariant Chain Chaperone. *Immunity*, 2003-04, roč. 18, čís. 4, s. 489–498. Dostupné online [cit. 2019-02-05]. ISSN 1074-7613. DOI: 10.1016/s1074-7613(03)00085-2.

|  |  |
| --- | --- |
| Portal | Biologický portálChemický portál |