Введение

Класс ферментов Пропротеиновые конвертазы (ППК) - это семейство белков, которые активируют другие белки. Многие белки неактивны, когда они впервые синтезируются, потому что они содержат цепочки аминокислот, которые блокируют их активность. Пропротеиновые конвертазы удаляют эти цепи и активируют белок. Прототипичной пропротеиновой конвертазой является фурин. Пропротеиновые конвертазы имеют медицинское значение, поскольку они участвуют во многих важных биологических процессах, таких как синтез холестерина. Соединения, называемые ингибиторами пропротеиноконвертазы, могут блокировать их действие и блокировать активизацию целевых белков. Многие пропротеиновые конвертазы, особенно фурин и PACE4, участвуют в патологических процессах, таких как вирусная инфекция, воспаление, гиперхолестеринемия и рак, и были постулированы как терапевтические мишени для некоторых из этих заболеваний.

История

Феномен преобразования прогормонов был обнаружен Дональдом Ф. Штайнером при изучении биосинтеза инсулина в 1967 году. В то же время, при проведении химического секвенирования β-липотрофического гормона (βLPH) с помощью овчины гипофиза д-р Мишель Критен определил последовательность другого гормона, меланоцит стимулирующий гормон (βMSH). Это было химическим доказательством на уровне первичной последовательности белка, что пептидные гормоны могут быть найдены в более крупных молекулах белка. В течение многих десятилетий было неясно, какие именно ферменты отвечают за это. В 1984 году Дэвид Джулиус, работающий в лаборатории Джереми Торнера, идентифицировал продукт гена Kex2 как ответственный за обработку феромона спаривания альфа-фактора. Роберт Фуллер, работая с Торнером, идентифицировал частичную последовательность гена Фурина, гомолога Kex2, в 1989 году. В 1990 году гомологичные гены Kex2 человека были клонированы группой Штайнера, Набилом Сейдахом и его соавторами, Вимом Дж. М. ван де Веном и его соавторами, Юкио Икехарой и его соавторами, Рэндалом Кауфманом и его соавторами, Гари Томасом и его соавторами, а также Казухисой Накаямой и ее соавторами.

Фурин

Одним из самых известных ПКК является фурин. Фурин - это серинная эндопротеаза, которая расщепляет белковые предшественники карбокситерминальных основных остатков в таких мотивах, как ArgXXArg и Lys/ArgArg. Расщепление обычно приводит к активации пропротеина, но также может инактивировать или модифицировать активность. Поэтому неудивительно, что он играет важную роль во многих физиологических процессах и патологиях, включая рак. Некоторые из его субстратов: пропаратиреоидный гормон, прекурсор преобразующего фактора роста бета 1, проальбумин, пробета-секретаза, мембранная матричная металлопротеиназа типа 1, бета-субъединение пронервного фактора роста и фактор фон Виллебранда. Фурин, похожий на пропротеинконвертазу, был замешан в обработке RGMc (также называемый гемоджувелин). И группа Ганца, и группа Ротвейна продемонстрировали, что фуриноподобные пропротеиновые конвертазы (PPC) отвечают за преобразование 50 kDa HJV в 40 kDa белок с укороченным конечным концом COOH в консервированном полибазическом RNRR. Это предполагает потенциальный механизм получения растворимых форм HJV/гемоджувелина (s гемоджувелин), обнаруженных в крови грызунов и человека.

Прогормоновые конвертазы

Два пропротеиновых конвертаза, которые специализируются на обработке прекурсоров пептидных гормонов и нейропептидов, также известны в этой области как "прогормоновые конвертазы". "Прогормон конвертаза" и "пропротеин конвертаза" взаимозаменяемо обозначаются сокращением "PC". PC1 (также известный как PC3 и обычно называемый PC1/3) и PC2 являются основными ферментами, участвующими в обработке биоактивных пептидных прекурсоров в парных базовых остатках. PC1/3 и PC2 не производят непосредственно большинство нейропептидов и пептидных гормонов, а вместо этого производят промежуточные продукты, которые содержат C-терминальные расширения лизина и/или аргинин остатков; они впоследствии удаляются карбоксипептидазой Е.

Клиническое значение

Нынешние научные данные показывают, что как повышение, так и понижение регуляции экспрессии пропротеинконвертаз являются частью многочисленных изменений, происходящих в гинекологических опухолях. ПК активируют важнейшие субстраты, связанные с прогрессированием гинекологических раковых заболеваний, включая молекулы адгезии, металлопротеиназы и вирусные белки. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что тщательное нацеливание на ПК при гинекологическом раке может представлять собой осуществимую стратегию для сдерживания прогрессирования опухоли. Варианты PCSK9 могут снижать или увеличивать уровень холестерина в крови. Фурин играет роль в активации нескольких различных вирусных белков, и ингибиторы фурина были исследованы в качестве противовирусных агентов.

Биохимическая структура

Kex2 был впервые очищен и охарактеризован Чарльзом Бреннером и Робертом Фуллером в 1992 году. Кристаллическая структура Kex2 была решена группой под руководством Дагмара Ринге, Роберта Фуллера и Грегори Петско. То, что Фурин был определен группой во главе с Мануэлем Тан и Вольфрам Боде. Ключевыми особенностями Kex2 и фурина являются связанный с субтилизином каталитический домен, специфика, которая требует, чтобы аминокислотный аминотерминал в сциссильной связи был аргинином для быстрого ацилирования, и P-домен карбокситерминал в домен субтилизина, который необходим для биосинтеза.