Введение

Урокиназа человека, также известная как плазминоген-активатор типа урокиназы (uPA), — это серинпротеаза, присутствующая у человека и других животных. Белок урокиназы человека был обнаружен, но не получил названия, Макфарлейном и Пиллингом в 1947 году. Урокиназа изначально была выделена из мочи человека, и также присутствует в крови и во внеклеточном матриксе многих тканей. Основным физиологическим субстратом этого фермента является плазминоген — неактивная форма (зимоген) серинпротеазы плазмина. Активация плазмина запускает протеолитический каскад, который, в зависимости от физиологических условий, участвует в тромболизисе или деградации внеклеточного матрикса. Этот каскад играет роль в развитии сосудистых заболеваний и прогрессировании рака. Урокиназа у человека кодируется геном PLAU, что расшифровывается как "плазминоген-активатор, урокиназа". Тот же символ обозначает этот ген у других видов животных.

Функция

Ген PLAU кодирует серинпротеазу, участвующую в деградации внеклеточного матрикса и, возможно, в миграции и пролиферации опухолевых клеток. Определенный полиморфизм в этом гене может быть связан с болезнью Альцгеймера с поздним началом, а также со снижением сродства к связыванию с фибрином. Белок, кодируемый этим геном, превращает плазминоген в плазмин путем специфического расщепления Arg-Val связи в плазминогене. Пропротеин этого гена расщепляется плазмином по связи Lys-Ile, образуя двухцепочечное производное, в котором одна дисульфидная связь соединяет аминоконцевую цепь A с каталитически активной карбоксиконцевой цепью B. Это двухцепочечное производное также называется HMW uPA (uPA с высокой молекулярной массой). HMW uPA может быть далее преобразована в LMW uPA (uPA с низкой молекулярной массой) путем расщепления цепи A на короткую цепь A (A1) и аминоконцевой фрагмент. LMW uPA протеолитически активна, но не связывается с рецептором uPA.

Структура

Урокиназа представляет собой белок, состоящий из 411 аминокислотных остатков, и включает три домена: домен серинпротеазы (состоящий из остатков 159–411), домен крингла (состоящий из остатков 50–131) и домен, подобный EGF (состоящий из остатков 1–49). Домен крингла и домен серинпротеазы соединены междоменным линкером или соединительным пептидом (состоящим из остатков 132–158). Урокиназа синтезируется в форме зимогена (проурокиназа или одноцепочечная урокиназа) и активируется протеолитическим расщеплением между Lys158 и Ile159. Две полученные цепи удерживаются вместе дисульфидной связью между Cys148 и Cys279. По сравнению с системой млекопитающих, рыба-зебра (Danio rerio) содержит два ортолога урокиназы, которые были охарактеризованы как zfuPA a и zfuPA b. zfuPA a отличается от uPA млекопитающих отсутствием экзонной последовательности, кодирующей домен связывания с uPAR (рецептором урокиназы), в то время как у zfuPA b отсутствуют два цистеина в домене, подобном эпидермальному фактору роста. zfuPA b также не проявляет связывающую активность в отношении лейкоцитов рыбы или клеточных линий рыбы. Связывание с uPAR в системе млекопитающих необходимо для активности урокиназы и uPAR, поскольку он также функционирует как адгезионный рецептор благодаря своей аффинности к витронектину, интегралинам и другим протеазам, таким как PAI-1. Отсутствие области связывания uPAR у uPA рыбы-зебры позволяет предположить, что uPA рыбы-зебры функционирует без связывания с uPAR.

Партнеры по взаимодействию

Наиболее важными ингибиторами урокиназы являются серпины, ингибитор активатора плазминогена 1 (PAI 1) и ингибитор активатора плазминогена 2 (PAI 2), которые необратимо ингибируют протеазную активность. В внеклеточном матриксе урокиназа связана с клеточной мембраной посредством взаимодействия со своим рецептором. uPa также взаимодействует с ингибитором протеина C. zfuPA a и zfuPA b являются слабыми активаторами плазминогена человека, в то время как человеческий uPA является слабым активатором плазминогена лосося. Основное различие между uPA рыбки данио и человеческого uPA заключается в EGF-домене. Активатор плазминогена урокиназного типа (uPA) чаще ассоциируется с прогрессированием рака, чем активатор тканевого плазминогена (tPA). Это делает uPA привлекательной фармакологической мишенью, и, следовательно, для использования в качестве противораковых средств разрабатываются ингибиторы. Однако несовместимость между человеческой и мышиной системами затрудняет клиническую оценку этих препаратов. Более того, урокиназа используется нормальными клетками для ремоделирования тканей и роста сосудов, что требует дифференциации особенностей урокиназы, связанных с раком, для специфического нацеливания. Месупрон, по всей видимости, безопасен в сочетании с химиотерапевтическим препаратом капецитабином для увеличения выживаемости без прогрессирования при раке молочной железы у человека.

Клинические применения

Урокиназа эффективна для восстановления проходимости внутривенных катетеров, заблокированных кровяными сгустками или фибрином (восстановление функции катетера). Катетеры широко используются для проведения лечения пациентов, включая диализ, парентеральное питание, антибиотикотерапию и лечение онкологических заболеваний. Примерно в 25% случаев катетеры блокируются, что означает, что пациенты не могут получать лечение до восстановления проходимости катетера или его замены. Урокиназа также клинически применяется в качестве тромболитического средства при лечении тяжелого или массивного тромбоза глубоких вен, окклюзионных заболеваний периферических артерий, тромбоэмболии легочной артерии, острого инфаркта миокарда (ОИМ, сердечный приступ) и окклюзии канюль для диализа (восстановление функции катетера). Ее также вводят внутриплеврально для улучшения дренажа при осложненных плевральных выпотах и эмпиемах. Урокиназа продается под торговыми марками Kinlytic (ранее Abbokinase) и конкурирует с рекомбинантным активатором тканевого плазминогена (например, альтеплазой) как тромболитический препарат. Все активаторы плазминогена (урокиназа, tPA) катализируют образование плазмина, который, в свою очередь, приводит к разрушению фибриновой структуры в кровяных сгустках. Несмотря на общие черты механизма действия урокиназы и tPA, урокиназа обладает некоторыми преимуществами при лечении периферических тромбов (тромбоэмболия легочной артерии, тромбоз глубоких вен, окклюзионные заболевания периферических артерий). В отличие от tPA, который активируется при связывании с фибрином в составе тромба, урокиназа не секвестрируется фибрином и, следовательно, не атакует специфически гемостатические тромбы. Это снижает вероятность разрушения урокиназой таких гемостатических сгустков, которые необходимы для непрерывного восстановления кровеносных сосудов во всем организме. Растворение этих "полезных" тромбов может привести к серьезным неблагоприятным событиям, включая кровотечения. Многолетние клинические исследования подтвердили преимущество урокиназы с точки зрения безопасности. Поэтому урокиназа предпочтительна при тромбозе глубоких вен и окклюзионных заболеваниях периферических артерий, где она вводится непосредственно в место тромба, в то время как tPA предпочтительна при ОИМ, где периферическое кровотечение является вторичным фактором. Революционный метод производства урокиназы был запатентован Эвелин Никол в 1976 году (патент США № 3 930 944). Считается, что Никол была первой афроамериканкой, получившей патент в области молекулярной биологии.

Общество и культура

В 1947 году было сообщено об обнаружении фибринолитического фермента в моче человека, однако название для этого фермента, объясняющее его действие, не было предложено. В 1952 году очищенная форма фермента была выделена из мочи человека и названа "урокиназой", что означает "киназа мочи". Полный текст этой статьи не сохранился, и единственная ссылка указывает на аннотацию списка докладов, представленных на конференции в том же журнале. Примерно в то же время были опубликованы несколько других работ, посвященных очистке этого фермента. К 1960 году оставалось неясным, связана ли активация плазминогена с протеазой, однако считалось, что киназа играет роль в любом случае.