Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из бета-версии secretase )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Бета-секретаза 1 , также известная как фермент 1 , расщепляющий белок-предшественник амилоида бета-сайта, фермент 1 , расщепляющий бета-сайт APP ( BACE1 ), ассоциированная с мембраной аспарагиновая протеаза 2 , мемапсин-2 , аспартил протеаза 2 и ASP2 , представляет собой фермент. что в организме человека кодируется ВАСЕ1 гена . [5] Экспрессия BACE1 наблюдается в основном в нейронах .

BACE1 представляет собой протеазу аспарагиновой кислоты, важную для формирования миелиновых оболочек в периферических нервных клетках: у мышей экспрессия BACE1 высока на постнатальных стадиях, когда происходит миелинизация . [6] трансмембранный белок содержит два активных сайт аспартаты остатков в его внеклеточном домене белка и может функционировать как димер , его цитоплазматический хвост требуется для правильного созревания и эффективной внутриклеточной торговли, но не влияет на активность. Вырабатывается как профермент , удаление эндопротеолита происходит после того, как BACE покидает эндоплазматический ретикулум., в аппарате Гольджи . Кроме того, пропептид получает дополнительные сахара для увеличения молекулярной массы. [7] и хвост стал пальмитоилированным .

Выражение BACE1 находится под влиянием воспалительного состояния: в течение AD на цитокины уменьшают PPAR1 ингибитор мРНК ВАСЕ1).

Роль в болезни Альцгеймера [ править ]

Обработка белка-предшественника амилоида

BACE1 является основной бета-секретазой для образования пептидов амилоида-β в нейронах. [8]

Генерация пептидов амилоида-β длиной 40 или 42 аминокислоты , которые агрегируются в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера, требует двух последовательных расщеплений белка-предшественника амилоида (APP). Внеклеточное расщепление APP ВАСЕ1 создает растворимый внеклеточный фрагмент и связанный с клеточной мембраной фрагмент, обозначаемый как C99. Расщепление C99 внутри его трансмембранного домена γ-секретазой высвобождает внутриклеточный домен APP и продуцирует амилоид-β. Поскольку гамма-секретаза расщепляет АРР ближе к клеточной мембране чем BACE1, он удаляет фрагмент пептида амилоид-β. Первоначальное расщепление АРР α-секретазой, а не ВАСЕ1 предотвращает возможное образование амилоида-β, образующего Р3 , это демонстрирует, что ВАСЕ1 и альфа-секретаза конкурируют за процессинг АРР.

В отличие от APP и белков пресенилина, важных для γ-секретазы, неизвестные мутации в гене, кодирующем BACE1, вызывают раннее начало семейной болезни Альцгеймера , которая является редкой формой заболевания. Однако было показано, что уровни этого фермента повышены при гораздо более распространенной спорадической болезни Альцгеймера с поздним началом. BACE2 является близким гомологом BACE1, о котором не сообщалось о расщеплении APP in vivo .

Физиологическая цель расщепления BACE APP и других трансмембранных белков неизвестна: некоторые исследования показали, что BACE1 участвует в миелинизации (он коэкспрессируется с нейрегулином 1 типа III). Аналогично процессу обработки APP, бета- субъединица VGSC является субстратом для BACE1. [9]

Однако мутация с одним остатком в APP снижает способность BACE1 расщеплять его с образованием бета-амилоида и снижает риск болезни Альцгеймера и других когнитивных нарушений. [10] [11]

Ингибиторы BACE [ править ]

Лекарства, блокирующие этот фермент (ингибиторы BACE), теоретически могут предотвратить накопление бета-амилоида и (согласно гипотезе амилоида ) могут помочь замедлить или остановить болезнь Альцгеймера. [12]

От болезни Альцгеймера [ править ]

Некоторые компании находятся на ранних стадиях разработки и тестирования этого потенциального класса лечения. [13] [14] В марте 2008 года были опубликованы результаты первого этапа исследования CTS-21166, кандидата от CoMentis Inc. [15]

В апреле 2012 года Merck & Co. , Inc сообщила о результатах фазы I для своего кандидата verubecestat (MK-8931). [16] В декабре 2012 года компания Merck начала испытание MK-8931 фазы II / III, которое, по оценкам, будет завершено в июле 2019 года. [17] В феврале 2017 года компания Merck прекратила испытания вербецестата на поздней стадии при болезни Альцгеймера легкой и средней степени тяжести после сообщалось, что у него «практически нет шансов» работать по мнению независимой группы экспертов. Это произошло всего через три месяца после того, как Eli Lilly & Co. объявила о своей неудаче с соланезумабом . Результаты исследования вербецестата на пациентах с ранней стадией болезни Альцгеймера, проведенного компанией Merck, все еще ожидаются в феврале 2019 года.

В сентябре 2014 года AstraZeneca и Eli Lilly and Company объявили о соглашении о совместной разработке lanabecestat (AZD3293). [18] Основное клиническое исследование фазы II / III ланабецестата началось в конце 2014 года [19], но было остановлено в 2018 году до запланированного завершения из-за плохих результатов. [20]

Еще один ингибитор BACE1, который прошел II фазу испытаний, - это ингибитор Eli Lilly's LY2886721. Данные исследования фазы I были впервые представлены на конференции Alzheimer's Association International в 2012 году. Ежедневное дозирование в течение 2 недель снижало активность BACE1 на 50–75% и CSF Aβ42 на 72% (Willis et al., 2012; Bowman Rogers and Strobel , 2013). Недавно Lilly сообщила, что исследование фазы II LY2886721 было прекращено из-за аномалий печени, которые были обнаружены у 4 из 45 пациентов (Rogers, 2013). Эта токсичность, однако, не обязательно связана с рабочим механизмом ингибитора, но может отражать нецелевые эффекты, поскольку печень мышей с нокаутом BACE1 в норме.

Возможные побочные эффекты [ править ]

Тесты на мышах показали, что протеазы BACE, в частности BACE1, необходимы для правильного функционирования мышечных веретен . [21] Эти результаты повышают вероятность того, что препараты, ингибирующие BACE, которые в настоящее время исследуются для лечения болезни Альцгеймера, могут иметь значительные побочные эффекты, связанные с нарушением координации движений [22], хотя мыши с нокаутом BACE1 здоровы. [23]

Связь с плазмепсином [ править ]

BACE1 отдаленно связан с патогенной протеазой аспарагиновой кислоты плазмепсином , которая является потенциальной мишенью для будущих противомалярийных препаратов. [24]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c GRCh38: Ensembl, выпуск 89: ENSG00000186318 - Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ a b c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000032086 - Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ "Human PubMed Reference:" . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. Vassar R, Bennett BD, Babu-Khan S, Kahn S, Mendiaz EA, Denis P, Teplow DB, Ross S, Amarante P, Loeloff R, Luo Y, Fisher S, Fuller J, Edenson S, Lile J, Jarosinski MA , Биэр А.Л., Карран Э., Берджесс Т., Луи Дж. К., Коллинз Ф., Тринор Дж., Роджерс Дж., Цитрон М. (октябрь 1999 г.). «Расщепление бета-секретазой белка-предшественника амилоида болезни Альцгеймера трансмембранной аспарагиновой протеазой ВАСЕ» . Наука . 286 (5440): 735–41. DOI : 10.1126 / science.286.5440.735 . PMID 10531052 . 
  6. Виллем М., Гарратт А.Н., Новак Б., Цитрон М., Кауфманн С., Риттгер А., ДеСтрупер Б., Сафтиг П., Бирчмайер С., Хаасс С. (октябрь 2006 г.). «Контроль миелинизации периферических нервов с помощью бета-секретазы BACE1». Наука . 314 (5799): 664–6. Bibcode : 2006Sci ... 314..664W . DOI : 10.1126 / science.1132341 . PMID 16990514 . S2CID 8432207 . Краткое содержание - Ученый .  
  7. ^ Капелл, Аня; Штайнер, Харальд; Виллем, Майкл; Кайзер, Хартмут; Мейер, Кармен; Уолтер, Йохен; Ламмих, Свен; Мультхауп, Герд; Хаасс, Кристиан (2000-10-06). «Созревание и пропептидное расщепление β-секретазы» . Журнал биологической химии . 275 (40): 30849–30854. DOI : 10.1074 / jbc.M003202200 . ISSN 0021-9258 . PMID 10801872 .  
  8. ^ Цай, Хуайбинь; Ван, Яншу; Маккарти, Дайан; Вен, Хунцзинь; Борчелт, Дэвид Р .; Прайс, Дональд Л .; Вонг, Филип С. (март 2001 г.). «BACE1 является основной β-секретазой для генерации пептидов Aβ нейронами». Природа Неврологии . 4 (3): 233–234. DOI : 10.1038 / 85064 . ISSN 1546-1726 . PMID 11224536 . S2CID 11973104 .   
  9. ^ Ким, Ду Ён; Кэри, Брайс В .; Ван, Хайбинь; Ингано, Лаура AM; Биншток, Александр М .; Wertz, Mary H .; Петтингелл, Уоррен Х .; Он, Пинг; Ли, Вирджиния М.-Й .; Вульф, Клиффорд Дж .; Ковач, Дора М. (июль 2007 г.). «BACE1 регулирует потенциал-управляемые натриевые каналы и активность нейронов» . Природа клеточной биологии . 9 (7): 755–764. DOI : 10.1038 / ncb1602 . ISSN 1465-7392 . PMC 2747787 . PMID 17576410 .   
  10. ^ «Ген борьбы с болезнью Альцгеймера может вдохновить на лечение» . Июль 2012 г.
  11. ^ Йонссон Т, Атуол Ю.К., Steinberg S, Snaedal Дж, Йонссон П.В., Бьорнссон S, Стефансон Н, Суль Р, Gudbjartsson Д, Малони Дж, Хойт К, Густафсону А, Ль У, Л Y, Bhangale Т, Грэхэй РР, Huttenlocher Дж., Бьорнсдоттир Г., Андреассен О.А., Йонссон Э.Г., Палоти А., Беренс Т.В., Магнуссон О.Т., Конг А., Торстейнсдоттир Ю., Уоттс Р.Дж., Стефанссон К. (август 2012 г.). «Мутация в APP защищает от болезни Альцгеймера и возрастного снижения когнитивных функций». Природа . 488 (7409): 96–9. Bibcode : 2012Natur.488 ... 96J . DOI : 10.1038 / nature11283 . PMID 22801501 . S2CID 4333449 .  
  12. ^ Pradeepkiran, JA; Редди, AP; Инь, X; Манчак, М; Редди, PH (2020). «Защитные эффекты молекул-лигандов, ингибирующих BACE1, против амилоидных бета-индуцированных синаптических и митохондриальных токсичностей при болезни Альцгеймера» . Молекулярная генетика человека . 29 (1): 49–69. DOI : 10,1093 / HMG / ddz227 . PMC 7001603 . PMID 31595293 .  
  13. ^ Walker LC, Розен РФ (июль 2006). «Терапия Альцгеймера - что после ингибиторов холинэстеразы?» . Возраст и старение . 35 (4): 332–5. DOI : 10,1093 / старения / afl009 . PMID 16644763 . 
  14. ^ Бакстер EW, Конвей К.А., Kennis л, Бишофф Ж, MercKen МН, зима HL, Рейнольдс СН, Tounge Б.А., Ло С, Скотт К., Хуан Y, Braeken М, Питерс С.М., Бертелот ди - джей, Masure S, Bruinzeel WD, Джордан AD, Паркер М.Х., Бойд Р.Э., Ку Дж., Александр Р.С., Бреннеман Д.Е., Рейц А.Б. (сентябрь 2007 г.). «2-Амино-3,4-дигидрохиназолины в качестве ингибиторов BACE-1 (фермент, расщепляющий бета-сайт APP): использование конструкции на основе структуры для преобразования микромолярного удара в наномолярный свинец». Журнал медицинской химии . 50 (18): 4261–4. DOI : 10.1021 / jm0705408 . PMID 17685503 . 
  15. ^ "Дебюты ингибиторов BACE CoMentis" . Апрель 2008 г.
  16. ^ "Merck представляет результаты фазы I клинических испытаний по оценке исследуемого ингибитора BACE MK-8931 в Американской академии неврологии" . Апреля 2012 года Архивировано из оригинала на 2012-07-28.
  17. ^ "Merck начинает фазу II / III исследования исследуемого ингибитора BACE, MK-8931, для лечения болезни Альцгеймера" . Декабрь 2012 г.
  18. ^ «AstraZeneca и Lilly объявляют об альянсе для разработки и коммерциализации ингибитора BACE AZD3293 для лечения болезни Альцгеймера» . 16 сен 2014 . Дата обращения 8 октября 2014 .
  19. ^ «AstraZeneca и Лилли переводят лекарство от болезни Альцгеймера в большое испытание» . Рейтер . Декабрь 2014 г.
  20. ^ «Обновление фазы III клинических испытаний ланабецестата» . 12 июня 2018 . Проверено 20 июня 2018 .
  21. ^ Cheret, Сесил; Майкл Виллем; Флоренс Р. Фрикер; Хаген Венде (июнь 2013 г.). «Bace1 и Neuregulin-1 взаимодействуют, чтобы контролировать формирование и поддержание мышечных веретен» . EMBO Journal . 32 (14): 2015–28. DOI : 10.1038 / emboj.2013.146 . PMC 3715864 . PMID 23792428 .  
  22. ^ Петтерссон, AF; Olsson, E .; Валунд, Л.-О. (2005). «Моторная функция у субъектов с легкими когнитивными нарушениями и ранней болезнью Альцгеймера». Деменция и гериатрические когнитивные расстройства . 19 (5–6): 299–304. DOI : 10.1159 / 000084555 . ISSN 1420-8008 . PMID 15785030 . S2CID 36382718 .   
  23. ^ Roberds SL, Андерсон J, Basi G, Bienkowski MJ, Branstetter DG, Chen KS, Фридмана SB, Frigon NL, Игры D, Ху K, Johnson-Wood K, Kappenman KE, Kawabe TT, Кольский I, Кюн R, Lee M , Лю В., Моттер Р., Николс Н.Ф., Пауэр М., Робертсон Д.В., Шенк Д., Шур М., Шопп Г.М., Шак М.Э., Синха С., Свенссон К.А., Тацуно Г., Тинтруп Х, Вейсман Дж., Райт С., МакКонлог Л. (июн. 2001). «Мыши с нокаутом BACE здоровы, несмотря на отсутствие активности первичной бета-секретазы в головном мозге: значение для лечения болезни Альцгеймера» . Молекулярная генетика человека . 10 (12): 1317–24. DOI : 10.1093 / hmg / 10.12.1317 . PMID 11406613 . 
  24. ^ Руссо я, Бэббит S, Muralidharan В, Т Батлера, Оксман А, Голдберг ДЕ (февраль 2010 г.). «Plasmepsin V лицензирует белки Plasmodium для экспорта в эритроциты хозяина» . Природа . 463 (7281): 632–6. Bibcode : 2010Natur.463..632R . DOI : 10,1038 / природа08726 . PMC 2826791 . PMID 20130644 . Выложите резюме - sciencedaily.com .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Хун Л., Хэ Икс, Хуанг Х, Чанг В, Тан Дж (2005). «Структурные особенности человеческого мемапсина 2 (бета-секретаза) и их биологические и патологические последствия». Acta Biochimica et Biophysica Sinica . 36 (12): 787–92. DOI : 10.1093 / Abbs / 36.12.787 . PMID  15592644 .
  • Джонстон Дж. А., Лю В. В., Тодд С. А., Колсон Д. Т., Мерфи С., Ирвин Дж. Б., Пассмор А. П. (2006). «Экспрессия и активность фермента, расщепляющего белок-предшественник амилоида бета-сайта при болезни Альцгеймера». Труды биохимического общества . 33 (Pt 5): 1096–100. DOI : 10.1042 / BST20051096 . PMID  16246054 . S2CID  44248549 .
  • Домингес Д.И., Хартманн Д., Де Струпер Б. (2006). «BACE1 и пресенилин: две необычные аспартилпротеазы, участвующие в болезни Альцгеймера» . Нейродегенеративные заболевания . 1 (4–5): 168–74. DOI : 10.1159 / 000080982 . PMID  16908986 .
  • Заккетти Д., Кьерегатти Э., Беттегацци Б., Михайлович М., Соуза В.Л., Гроховаз Ф., Мелдолези Дж. (2007). «Экспрессия и активность BACE1: актуальность при болезни Альцгеймера». Нейродегенеративные заболевания . 4 (2–3): 117–26. DOI : 10.1159 / 000101836 . PMID  17596706 . S2CID  32898359 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Merops онлайновой базы данных для пептидазы и их ингибиторов: A01.004
  • Бета-секретаза: молекула месяца , Дэвид Гудселл, RCSB Protein Data Bank
  • Расположение генома человека BACE1 и страница сведений о гене BACE1 в браузере генома UCSC .
  • Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : P56817 (Human Beta-secretase 1) в PDBe-KB .