Cathepsin B

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Cathepsin ist eine Art von Protease, die in den Zellen verschiedener tierischer Gewebe (insbesondere im Lysosom) vorkommt. Es ist das Hauptmitglied der Familie der Cysteinproteasen. Mehr als 20 Arten wurden in der biologischen Welt gefunden und existieren hauptsächlich im menschlichen Körper. Sie stehen in engem Zusammenhang mit menschlichen Tumoren, Osteoporose, Arthritis und anderen schweren Krankheiten und sind eine Klasse von Zielproteasen, die in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen haben.

Abbildung 1. Proteinstruktur von Cathepsin.

Einführungen

Protease ist der Hauptteilnehmer an der menschlichen Proteolyse. Je nach Substratspezifität kann sie in Endopeptidase, Exopeptidase, Aminopeptidase und Carboxypeptidase unterteilt werden. Je nach proteolytischem Mechanismus kann sie in Serinproteasen, Cysteinproteasen, Aspartatproteasen, Threoninproteasen und Metalloproteasen klassifiziert werden. Unter ihnen wurde die Cysteinprotease intensiver untersucht. Sie kommt weit verbreitet in Viren, Bakterien, Pilzen, Protozoen, Pflanzen, Säugetieren und Menschen vor, und ihre größte Untergruppe sind die papainähnlichen Cysteinproteasen. Die papainähnliche Cysteinprotease bei Säugetieren gehört zu Cathepsin. Es handelt sich um eine Art von intrazellulärer Protease, die hauptsächlich im Lysosom vorkommt. Sie wird in einer schwach sauren Umgebung leicht aktiviert. Es handelt sich um eine Art von instabilen Glykoproteinen in neutraler Lösung (außer Cathepsin D, E, S).

Klassifikationen

Seit das Konzept des Cathepsins in den 1920er Jahren vorgeschlagen wurde, gibt es Berichte von Cathepsin A bis Cathepsin Z bis heute. Nach der Klassifikation des proteolytischen Mechanismus sind die meisten Cathepsin-Mitglieder Cysteinproteasen, und einige sind Aspartatproteasen (Cathepsin D, E) und Serinproteasen (Cathepsin A, G); nach ihrer Substratspezifität umfasst die Klassifikation von Cathepsin auch Endopeptidase-Cathepsin B, F, H, K, L, S, V, Peptidase-Cathepsin B, C, H, X, Aminopeptidase ——Cathepsin C, H, Carboxypeptidase——Cathepsin B, X.

Cathepsin B

Cathepsin B (CTSB) ist ein Cysteinproteolytisches Enzym im Lysosom. Seine katalytische Wirkung wird durch Cys und His realisiert. Es wird leicht durch Sulfhydrylreagenzien gehemmt. Es wird auch als Sulfhydrylase bezeichnet. Es gehört zur Papain-Familie und hat einen pH-Wert von 3,0 bis 7,0. Aktiv, irreversibel in alkalischen Bedingungen inaktiviert.

Funktionen

CTSB kommt in Bakterien, Viren, Protozoen, Pflanzen und Säugetieren vor und ist in Leber, Milz, Niere, Knochen, Nervenzellen, interstitiellen Fibroblasten, Makrophagen usw. verteilt. CB spielt eine wesentliche Rolle im lysosomalen Proteinabbauweg. Wenn extrazelluläre Proteine, Plasmaproteine, Hormone und phagozytierte Bakterien in die Zelle gelangen, werden sie von lysosomalen proteolytischen Enzymen hydrolysiert, um die intrazelluläre Verdauung zu ermöglichen. Es wird ein präzises Gleichgewicht zwischen Proteinsynthese und -abbau aufrechterhalten.

Abbildung 2. Proteinstruktur von Cathepsin B.

Forschung

In den letzten Jahren wurde entdeckt, dass Cathepsin B (CB) mit Tumorinvasion und Metastasierung in Zusammenhang steht. CB kann die extrazelluläre Matrix, wie Kollagen, Laminin, Basalmembran usw., direkt auflösen oder indirekt aktivieren und auflösen. Die Komponentenenzyme fördern das Eindringen von Tumorzellen in tiefere Gewebe und öffnen damit einen Kanal für die Bewegung von Krebszellen. Studien haben gezeigt, dass CB in einer Vielzahl von Tumorzellen hoch exprimiert wird, wie z.B. Magenkrebs, Lungenkrebs, Darmkrebs, Brustkrebs, Prostatakrebs, Nierenkrebs und anderen Krebszellen; und die mRNA-Expression steht in einem bestimmten Verhältnis zum histologischen Typ und Differenzierungsgrad des Krebses, jedoch ist das Proteinlevel das Gegenteil. Dieser Unterschied könnte eine gewisse Regulation auf Transkriptions- und post-transkriptionaler Ebene haben, die die endgültige Expression beeinflusst; die Expression von CB in perikarpalen Stromazellen und endothelialen Zellen ist erhöht. Unter normalen Bedingungen können mesenchymale Fibroblasten und Makrophagen auch CB sekretieren, aber die Expression ist im Krebsstadium signifikant erhöht, was darauf hindeutet, dass während des Prozesses der Krebsinfiltration und -metastasierung die übermäßige Synthese und das Austreten von Makrophagen-CB möglicherweise auch am Mechanismus der Ausbreitung von Krebszellen beteiligt sind.