Кіріспе
Адамның белок урокиназасы, сондай-ақ урокиназа типті плазминоген активаторы (uPA) деп аталады, ол адам және басқа жануарларда кездесетін серин протеазасы. Адамның урокиназа ақуызы 1947 жылы Макфарлейн мен Пиллинг тарапынан ашылған, бірақ оған ат қойылмаған. Урокиназа бастапқыда адамның зәрінен бөліп алынған, сонымен қатар ол қанда және көптеген тіндердің жасушадан тыс матрицасында да кездеседі. Бұл ферменттің негізгі физиологиялық субстраты плазминоген, ол серин протеазасы плазминнің белсенді емес түрі (зимоген) болып табылады. Плазминнің белсендірілуі протеолиттік каскадты іске қосады, ол физиологиялық ортаға байланысты тромболизге немесе жасушадан тыс матрицаның ыдырауына қатысады. Бұл каскад тамыр аурулары мен қатерлі ісіктің прогрессиясына қатысты. Урокиназа адамда PLAU генімен кодталады, ол "плазминоген активаторы, урокиназа" дегенді білдіреді. Осы символ басқа жануар түрлеріндегі генді де көрсетеді.
Urokinase, also known as urokinase type plasminogen activator (uPA), is a serine protease present in humans and other animals. The human urokinase protein was discovered, but not named, by McFarlane and Pilling in 1947. Urokinase was originally isolated from human urine, and it is also present in the blood and in the extracellular matrix of many tissues. The primary physiological substrate of this enzyme is plasminogen, which is an inactive form (zymogen) of the serine protease plasmin. Activation of plasmin triggers a proteolytic cascade that, depending on the physiological environment, participates in thrombolysis or extracellular matrix degradation. This cascade had been involved in vascular diseases and cancer progression. Urokinase is encoded in humans by the PLAU gene, which stands for "plasminogen activator, urokinase". The same symbol represents the gene in other animal species.
Функция
PLAU гені клеткадан тыс матрицаның ыдырауына және мүмкін ісік жасушаларының қозғалуы мен көбеюіне қатысатын серин протеазасын кодтайды. Бұл гендегі нақты полиморфизм кеш пайда болатын Альцгеймер ауруымен және фибринге байланысу қабілетінің төмендеуімен байланысты болуы мүмкін. Бұл ген кодтайтын ақуыз плазминогенді плазминогендегі Arg-Val байланысын арнайы кесіп, плазминге айналдырады. Бұл геннің пропротеині плазминмен Lys-Ile байланысында екі тізбекті туындыны құрастыру үшін кесіледі, онда бір дисульфидтік байланыс амин торабындағы А тізбегін катализдік белсенді, карбоксил торабындағы Б тізбегімен байланыстырады. Бұл екі тізбекті туынды HMW uPA (жоғары молекулалық салмақты uPA) деп те аталады. HMW uPA-ны А тізбегін қысқа А тізбегіне (A1) және амин торабындағы фрагментке бөлу арқылы LMW uPA (төмен молекулалық салмақты uPA) түрінде одан әрі өңдеуге болады. LMW uPA протеолиздік активті, бірақ uPA рецепторына байланыспайды.
Құрылымы
Урокиназа – 411 қалдықтан тұратын ақуыз, ол үш доменнен құралған: серин протеаза домені (159–411 қалдықтардан тұрады), кринкл домені (50–131 қалдықтардан тұрады) және EGF-тәрізді домен (1–49 қалдықтардан тұрады). Кринкл домені мен серин протеаза доменін домен аралық байланыстырғыш немесе жалғау пептиді (132–158 қалдықтардан тұратын) қосады. Урокиназа зимоген түрінде (проурокиназа немесе бір тізбекті урокиназа) синтезделеді және Лиз158 мен Иле159 арасындағы протеолитикалық кесу арқылы белсендіріледі. Нәтижедегі екі тізбек Cys148 және Cys279 арасындағы дисульфидтік байланыспен байланысқан. Сүтқоректілер жүйесімен салыстырғанда, зебра балығында (Danio rerio) урокиназаның екі ортологы бар, олар zfuPA a және zfuPA b ретінде сипатталған. zfuPA a сүтқоректілердің uPA-сынан uPAR (урокиназа рецепторы) байланысу доменін кодтайтын экзонның болмауымен ерекшеленеді; ал zfuPA b эпидермалық өсу факторы тәрізді домендегі екі цистеиннен лиши. zfuPA b балықтың ақ қан жасушаларында немесе балық жасушаларының желілерінде байланысу белсенділігін көрсетпейді. Сүтқоректілердегі uPAR байланысы урокиназа мен uPAR-дың активтілігі үшін маңызды, себебі ол витронектин, интегралдар және басқа да ПАИ 1 сияқты протеаздарға туыстылығының арқасында адгезиялық рецептор ретінде де жұмыс істейді. Зебра балығының uPA-сында uPAR байланысу аймағының болмауы, зебра балығының uPA-сы uPAR байланысы болмаған жағдайда жұмыс істейтінін көрсетеді.
Қатысу серіктестері
Урокиназаның ең маңызды ингибиторлары – плазминоген активаторын тежеуші 1 (ПАИ 1) және плазминоген активаторын тежеуші 2 (ПАИ 2) серпиндері, олар протеазалық белсенділікті қайтымсыз тежейді. Жасушадан тыс матрицада урокиназа, урокиназа рецепторымен өзара әрекеттесу арқылы жасуша мембранасына бекітіледі. uPa сондай-ақ C протеинінің ингибиторымен де өзара әрекеттеседі. zfuPA a және zfuPA b адам плазминогенін нашар активтейді, ал адам uPA – лосось плазминогенін нашар активтейді. Зебрабалық uPA мен адам uPA арасындағы басты айырмашылық EGF доменінде. Урокиназа типті плазминоген активаторы (uPA), тіндік плазминоген активаторына (tPA) қарағанда, қатерлі ісіктің прогрессиясымен көбірек байланысты. Бұл uPA-ны тартымды дәрілік нысанаға айналдырады, сондықтан ингибиторларды қатерлі ісікке қарсы құрал ретінде қолдану іздестіріліп жатыр. Алайда, адам және егеуқұйрық жүйелері арасындағы үйлесімсіздік бұл құралдардың клиникалық бағалануын қиындатады. Сонымен қатар, урокиназа қалыпты жасушалардың тінді қайта құруы және қан тамырларының өсуі үшін қолданылады, сондықтан нақты бағыттау үшін қатерлі ісікпен байланысты урокиназа ерекшеліктерін ажырату қажет. Мезупрон, адам сүт безі қатерлі ісігінің прогрессиясыз тіршілік ету мерзімін ұзарту үшін химиотерапиялық препарат капецитабинмен бірге қолданғанда қауіпсіз болып көрінеді.
Клиникалық қолдану
Урокиназа құрғаған қан немесе фибринге байланысты бітелген веналық катетерлердегі ағынды қалпына келтіруде тиімді (катетерді тазалау). Катетерлер диализ, тамақтану, антибиотикпен емдеу және қатерлі ісіктерге емдеу сияқты науқастарға ем беру үшін кеңінен қолданылады. Катетерлердің шамамен 25%-ы бітеліп қалады, яғни емделушілер катетер тазартылғанға немесе ауыстырылғанға дейін ем ала алмайды. Урокиназа сондай-ақ клиникалық жағдайда ауыр немесе кең тамырлық тромбоз, шеткершілік артериялық окклюзиялық ауру, өкпе эмболиясы, миокард инфарктісі (АМИ, жүрек ұстамасы) және бітелген диализ катетерлерін (катетерді тазалау) емдеу үшін тромболиттік агент ретінде қолданылады. Бұған қоса, ол күрделі плевралық эффузия мен эмпиемалардың дренажын жақсарту үшін плевральды жолмен енгізіледі. Урокиназа Kinlytic (бұрын Abbokinase) деген атпен сатылады және тромболиттік препарат ретінде рекомбинантты тіндік плазминоген активаторымен (мысалы, алтеплазамен) бәсекелеседі. Барлық плазминоген активаторлары (урокиназа, tPA) плазминнің өндірілуін катализдейді, бұл өз кезегінде қан ұйырындағы фибрин торының ыдырауына алып келеді. Урокиназа мен tPA әсер ету механизмінде ұқсастықтар болғанымен, урокиназа шеткершілік ұйымдарды (өкпе эмболиясы, терең тамыр тромбозы, шеткершілік артериялық окклюзиялық ауру) емдеуде бірнеше артықшылықтарға ие. tPA тромбтың ішіндегі фибринмен байланысып белсендірілетін болса, урокиназа фибринмен байланыспайды, сондықтан гемостаздық ұйымдарға тікелей шабуыл жасамайды. Бұл урокиназаның денедегі қан тамырларын жаңару үшін қажетті гемостаздық ұйымдарды бұзу ықтималдығын азайтады. Мұндай "жақсы" ұйымдардың еріп кетуі геморрагиялық қан кету арқылы қауіпті жағымсыз әсерлерге әкелуі мүмкін. Клиникалық зерттеулердің көп жылдық нәтижелері урокиназаның қауіпсіздігін растады. Осыған байланысты урокиназа терең тамыр тромбозы және шеткершілік артериялық окклюзиялық ауруларда жиі қолданылады, онда ол тікелей ұйымға енгізіледі, ал tPA АМИ кезінде артықшылыққа ие, онда шеткершілік қан кету екінші деңгейде қарастырылады. Урокиназаны өндірудің революциялық әдісі 1976 жылы Эвелин Николмен патенттелген (АҚШ патенті № 3,930,944). Никол молекулалық биология саласында патент алған алғашқы афроамерикандық әйел деп есептеледі.
Қоғам және мәдениет
1947 жылы адам зәрiнде фибринолиздік фермент бар екені хабарланды, бiрақ оның әсерiнен туындайтын мұндай ферментке ат қойылмады. 1952 жылы ферменттiң тазартылған нұсқасы адам зәрiнен алынып, "зәр кiназасы" мағынасында "урокиназа" деп аталды. Осы мақаланың толық мәтiнi жоғалып кеткен, ал жалғыз сілтеме сол журналда өткен конференцияда оқылған мақалалардың аннотациясына нұсқайды. Сол кезде дербес түрде тазарту жөніндегі тағы бiрнеше мақала жарияланды. 1960 жылға дейiн плазминогеннiң белсендірiлуiнiң протеазамен байланысы бар ма, жоқ па, әлi белгiсiз болды, бiрақ кiназаның бәрібір рөл атқаратыны айтылды.