Abstract

Cysteinkatepsiner er en gruppe enzymer som normalt finnes i endolysosomene hvor de primært er involvert i intracellulær proteinomsetning, men også har en kritisk rolle I MHC II-mediert antigenbehandling og presentasjon. Men i en rekke patologier ble cysteinkatepsiner funnet å være tungt oppregulert og utskilt i ekstracellulært miljø, hvor de ble funnet å nedbryte et antall ekstracellulære proteiner. En viktig rolle i å modulere katepsinaktiviteter spiller glykosaminoglykaner, som ikke bare ble funnet for å lette deres autokatalytiske aktivering, inkludert ved nøytral pH, men også for å kritisk modulere deres aktiviteter som i tilfelle av den kollagenolytiske aktiviteten til katepsin K. samspillet mellom katepsiner og glykosaminoglykaner vil bli diskutert mer detaljert.

1. Innledning

Cysteinkatepsiner er medlemmer av den papainlignende cysteinpeptidasefamilien . Til tross for at de elleve cysteinkatepsinene som finnes i mennesket, representerer bare en liten brøkdel av det humane proteolytiske repertoaret, har disse enzymene tiltrukket seg mye oppmerksomhet for sine ulike roller i fysiologiske og patologiske prosesser som spenner fra ikke-spesifikk proteinomsetning innenfor endolysosomalveien til høyt spesialiserte funksjoner i vevshomeostase. En rekke gode vurderinger har blitt publisert nylig, oppsummerer de strukturelle og funksjonelle egenskapene til cysteinkatepsiner i helse og sykdom .

alle cathepsins deler samme strukturelle stillas, også kalt papain-lignende fold. Strukturen består av to underdomener som har blitt kalt L – og R-domenene som refererer til deres posisjon når molekylet er vist i standardretningen (Figur 1). Den aktive sidespalten er på toppen av molekylet mellom L-og R-domenene og inneholder den konserverte katalytiske dyad Cys-His (merket med gule og blå kuler I Figur 1, resp.). Generelt kan papainlignende peptidaser virke som endo-eller eksopeptidaser. I en typisk endopeptidase er den primære spesifisitetsdeterminanten s2-stedet og velbestemte steder på enzymet interagerer Med rester P3 gjennom p2′ av substratet . Fem av de elleve menneskelige familiemedlemmene (katepsiner F, K, L, S og V) er utelukkende endopeptidaser, katepsin B er også en peptidyldipeptidase, katepsin X Er en karboksypeptidase, katepsin H Er en aminopeptidase, og katepsin C Er en dipeptidylpeptidase. Den proteolytiske aktiviteten til de resterende to medlemmene, cathepsins O Og W, gjenstår å bli bestemt . De fleste cysteinkatepsiner er allestedsnærværende uttrykt i menneskekroppen, mens noen (katepsiner K, S, V og W) uttrykkes i mer begrensede mønstre . Cathepsin K er rikelig uttrykt i osteoklaster og synovial fibroblaster, men finnes også i andre celler i hematopoietiske, epiteliale og fibroblastlinjer . Høyeste ekspresjonsnivåer av katepsin S finnes i antigenpresenterende celler , katepsin V uttrykkes hovedsakelig i tymus og testis , og uttrykket av katepsin W er begrenset TIL CD8 + lymfocytter og naturlige dreperceller .

2. Regulering Av Cystein Cathepsins Aktivitet

zymogen aktivering er en av de viktigste middel for regulering av katepsin aktivitet. Alle katepsinene syntetiseres nemlig som inaktive zymogener og aktiveres i det sure miljøet av endolysosomale vesikler. Den molekylære mekanismen for deres aktivering var forvirrende i lang tid. Den kritiske informasjonen kom fra kombinasjonen av strukturelle studier av procathepsins B, K Og L, som viste at propeptidet løper gjennom det aktive stedet for katepsiner i motsatt retning av substratet, og dermed utelukker spaltningen av propeptidet i molekylet uten enorme og energisk ugunstige strukturelle bevegelser av propeptidet , og eliminerer dermed den unimolekylære mekanismen som først ble foreslått, og detaljerte kinetiske studier, som tydelig viste at aktiveringen av katepsin B er en bimolekylær prosess . Den nåværende modellen, som hovedsakelig er basert på cathepsin B-studiene, antyder at propeptidet i cathepsin zymogen bytter mellom to konformasjoner, den såkalte «lukkede» og » åpne.»I den» lukkede «konformasjonen, favorisert ved nøytral til litt sur pH, blokkerer propeptidet det aktive stedet og forhindrer substrathydrolyse, mens i» åpen » form favorisert ved sur pH under pH 5,0, fjernes propeptidet fra den aktive sidespalten, noe som resulterer i en lav katalytisk aktivitet av zymogenet. Denne aktiviteten er tilstrekkelig til å aktivere et annet katepsin zymogen i ett eller flere trinn, og derved starte kjedereaksjonen, hvor slike fullt aktive modne katepsin B behandler flertallet av zymogenmolekyler .

de andre store regulatorene av cysteinkatepsiner er makromolekylære hemmere som binder seg til det aktive stedet og dermed forhindrer assosiasjon av peptidasen med substratet. De tilhører flere forskjellige familier, inkludert cystatiner, tyropiner og serpiner som i tillegg til serinproteaser også kan hemme flere katepsiner .

3. Glykosaminoglykaner som Hovedregulatorer av Cysteinkatepsinaktivitet

Glykosaminoglykaner (GAGs) er heteropolysakkarider sammensatt av gjentatte disakkaridenheter med høy negativ ladning. Dette er et resultat av tilstedeværelsen av flere karboksylgrupper og sulfatsubstitusjoner. De fleste GAGs er sulfaterte, inkludert kondroitinsulfater (CS), keratansulfat (KS), dermatansulfat (DS), heparansulfat (HS) og heparin, mens hyaluronan (HA) er den eneste ikke-sulfaterte GAG. I de senere år Har GAGs oppstått som viktige regulatorer av cysteinkatepsiner med ulike effekter på deres mål. Tradisjonelt hadde cysteinkatepsiner blitt sett på som lysosomale proteaser og, som andre lysosomale enzymer, hadde vært kjent for å bli hemmet av intralysosomale GAGs i hvilende lysosom . I dag er imidlertid cysteinkatepsiner etablert som store aktører i ekstracellulær proteolyse . Deres handling i det glykosaminoglykanrike ekstracellulære miljøet reiste spørsmål om samspillet mellom cysteinkatepsiner og GAGs utenfor lysosomet. De to gruppene av endogene humane cysteinkatepsiner som oftest er forbundet med ekstracellulær proteolyse, er cathepsin L-lignende proteaser (katepsiner K, L, S og V hos mennesker) og cathepsin B . Data akkumulert de siste to tiårene viser at samspillet mellom disse peptidasene og GAGs går begge veier; cysteinkatepsiner er i stand til å spalte proteoglykan kjerneproteiner og derved frigjøre GAGs fra deres støtte, mens GAGs i sin tur påvirker både aktiviteten og stabiliteten til cysteinkatepsiner i det ekstracellulære rommet.

reguleringen av papainlignende cysteinpeptidaser ved GAGs ble først beskrevet for cathepsin L . I disse tidlige arbeidene ble det funnet At GAGs og ulike negativt ladede overflater betydelig akselerere aktivering av cathepsin L zymogen i moden form, inkludert ved pH nær nøytral, slik som også finnes i det ekstracellulære miljøet i ulike sykdomstilstander. Dette har blitt bekreftet for flere andre cathepsins, den viktigste er cathepsins B Og S, og selv For En T. congolense parasitt homolog congopain, noe som tyder på At GAGs og andre negativt ladede overflater kan spille en viktig rolle i ekstracellulær katepsinaktivering i sykdom. Nylige funn med cathepsin s ved høy GAG-konsentrasjon tyder imidlertid på at dette enzymet kan oppføre seg noe annerledes under slike forhold med kondroitin-4-sulfat (C4S), selv med en retarderende effekt . Ikke desto mindre ble tilrettelegging av autokatalytisk aktivering av katepsiner ved det negativt ladede polysakkariddekstransulfat også en rutinemessig metode ved fremstilling av rekombinante katepsiner .

størstedelen av informasjonen om den molekylære mekanismen FOR GAG-assistert katepsinaktivering kom fra en studie Utført Av Caglič et al. bruker human cathepsin B som modell . Som vist Synes GAGs å bidra til behandlingen på to måter. Først, ved binding synes de å konvertere cathepsin zymogen til et bedre substrat. For det andre favoriserer binding Av GAGs tilsynelatende den åpne konformasjonen av zymogen, og fremmer dermed aktivering ikke bare ved sur pH, men også ved pH-verdier nærmere nøytral. Dette synes å være tilfelle for de fleste GAGs og er ikke kritisk avhengig av Ladetettheten Til GAGs, da OGSÅ HA var i stand til å akselerere aktiveringen, men i lavere grad, noe som er uvanlig for en protein-GAG-interaksjon. Videre var allerede et tetrasakkarid tilstrekkelig for en fremtredende akselerasjon av cathepsin b autoaktivering, som er vesentlig mindre enn funnet for en rekke andre GAGMEDIERTE reaksjoner . Samspillet er mediert av ioniske interaksjoner; derimot, det synes å være noen konserverte GAG-bindende overflate på zymogens som helt urelaterte rester i procathepsins L Og B, som var i stor grad plassert på prodomains, ble funnet å styre samspillet .

Den andre viktige rollen Som GAGs i reguleringen av katepsinaktivitet kom fra studiene på papain, den arketypiske representanten for familien . Denne modusen for regulering raskt fått mer oppmerksomhet med oppdagelsen av at chondroitin-sulfat fra brusk tydelig økt kollagenolytisk aktivitet av cathepsin K . Denne spesielle peptidasen hadde blitt oppdaget noen år tidligere som den eneste proteasen som var ansvarlig for kollagenforringelse i beinremodellering og umiddelbart anerkjent som en potensiell legemiddelkandidat for behandling av metabolske bein sykdommer, som osteoporose . Interaksjonen av katepsin K med kondroitinsulfat og andre glykosaminoglykaner ble senere undersøkt i detalj fra både strukturelle og funksjonelle perspektiver, og glykosaminoglykaner har blitt anerkjent som de første kjente allosteriske regulatorene av en cysteinkatepsinpeptidase, som beskrevet i detalj i de følgende avsnittene. Parallelt har funksjonelt relevante interaksjoner med glykosaminoglykaner også blitt dokumentert for andre medlemmer av cysteinkatepsin-familien. Til sammen har glykosaminoglykaner vist seg å påvirke både aktiviteten og stabiliteten til cysteinkatepsiner. Kinetiske profiler er vanligvis konsistente med hyperbolske mekanismer, noe som indikerer interaksjoner med enzymer utenfor det aktive området, muligens via allosteriske mekanismer. Den stabiliserende effekten er viktig, spesielt på grunn av den relative ustabiliteten av cysteinkatepsiner ved nøytral pH som finnes i den ekstracellulære matrisen.

4. Regulering Av Katepsin K-Aktivitet og Stabilitet

av alle papainlignende peptidaser er katepsin K etablert som katepsin mest tett knyttet til glykosaminoglykaner. Det ble opprinnelig identifisert som en protease uttrykt hovedsakelig i osteoklaster og nedsatt aktivitet viste seg å resultere i alvorlige skjelettsykdommer . Cathepsin K er en kollagenase med unik aktivitet blant pattedyrpeptidaser, som spesifikt moduleres av glykosaminoglykaner via allosteriske mekanismer . På grunn av sin sentrale rolle i beinomsetning, er cathepsin K for tiden ansett som et av de mest lovende målene for behandling av osteoporose . Bortsett fra bein remodeling, cathepsin K er involvert i ulike fysiologiske og patologiske prosesser(for en fersk gjennomgang se). Det kan spaltes en rekke ekstracellulære substrater, inkludert proteoglykaner, for å frigjøre aktive glykosaminoglykaner, som igjen modulerer sin aktivitet. I brusk nedbryter katepsin K både type i og TYPE II kollagener og bidrar dermed til utviklingen av ulike inflammatoriske leddsykdommer . Videre har cathepsin K vært assosiert med kardiovaskulære sykdommer, fedme, schizofreni og kreft .

interaksjonen av cathepsin K med forskjellige glykosaminoglykaner har vært gjenstand for grundig undersøkelse. Selv om flere aspekter av disse interaksjonene forblir unnvikende, tyder akkumulerte data på at interaksjonene er heterogene og mangfoldige og sannsynligvis involverer flere bindingssteder på enzymet. Kondroitin-4-sulfat (C4S) ble først identifisert som GAG med den mest dramatiske effekten på cathepsin K, mens effektene av kondroitin-6-sulfat (C6S), dermatansulfat (DS) og hyaluronan (HA) var svakere. Alle testede GAGs økte stabiliteten til cathepsin K over et bredt pH-område. C4S hadde den mest fremtredende effekt på nedbrytning av type i OG II kollagener av cathepsin K, mens dens effekt på hydrolysen av et syntetisk substrat var praktisk talt identisk MED DEN FOR C6S OG DS og resulterte i en todelt økning i verdiene av spesifisitet konstant . I en senere studie ble keratansulfat (ks) og C6S funnet å ha en stimulerende effekt på katepsin K som LIGNER PÅ C4S, mens heparin og HS hadde en begrenset effekt på den kollagenolytiske aktiviteten til katepsin K . Tidlige eksperimenter har også antydet at kompleks dannelse med CS er nødvendig for den kollagenolytiske aktiviteten til cathepsin K ; nyere funn har imidlertid vist at type i kollagen også effektivt kan degraderes i fravær av glykosaminoglykaner . Benresistente GAGs har imidlertid vist seg å potensere den kollagenolytiske aktiviteten til katepsin K, og endogene GAG-konsentrasjoner i ben var tilstrekkelige for en maksimal effekt på katepsin K-aktivitet .den kinetiske mekanismen for EFFEKTEN AV CS, DS og heparin (HP) på katepsin K ble også undersøkt i detalj ved fysiologisk plasma pH på 7,4. UNDER DISSE forholdene ble CS og DS karakterisert som ikke-essensielle aktivatorer med en overveiende effekt på affiniteten til substratet . DS var mer effektiv ENN CS, som ble tilskrevet sin større fleksibilitet på grunn av færre intramolekylære hydrogenbindinger . Intrinsisk fluorescens indikerte at binding Av GAGs påvirker konformasjonen av katepsin K. i motsetning til eksperimenter utført ved pH 5,5, FUNGERTE CS og DS som inhibitorer av kollagennedbrytning ved fysiologisk plasma pH. i kontrast var den kinetiske mekanismen for heparin bifasisk, noe som indikerer interaksjon med to forskjellige steder på enzymet. Til sammen var heparin en sterk aktivator av katepsin K ved fysiologisk plasma-pH, noe som økte både kollagenolytiske og elastinolytiske aktiviteter. Videre hadde heparin en sterk stabiliserende effekt på katepsin K under disse forholdene, noe som resulterte i en mer enn 5 ganger økning i enzymets halveringstid .

5. Strukturell Basis For Samspillet Mellom Cathepsin K og GAGs

krystallstrukturen av cathepsin K Og C4S avslørte det strukturelle grunnlaget for samspillet . Bindingsstedet er plassert på baksiden av cathepsin K og interagerer med tre disakkaridenheter AV CS i krystallstrukturen(Figur 2 (a)). Som vanlig medieres glykosaminoglykan/protein-interaksjonen hovedsakelig av elektrostatiske interaksjoner mellom den negativt ladede GAGKJEDEN og positivt ladede rester på enzymet. Binding av kondroitinsulfat forårsaker ikke signifikante konformasjonsendringer i katepsin K sammenlignet med den CS-frie katepsin K. Omvendt bøyes CS-kjeden ved binding til katepsin K(Figur 2 (b)). Hoveddelen av konformasjonsendringen kan tilskrives samspillet med en kort spiralformet Region Arg8-Lys9-Lys10 som interagerer med fire negativt ladede grupper PÅ CS(Figur 2 (c)). Ytterligere nære kontakter inkluderer Asp6, Ile171, Gln172, Asn190, Lys191 Og Leu195 og noen få ekstra vannmedierte kontakter .

(a)

(b)

(c)

(d)

(a)
(b)
(c)
(d)

Figure 2

Interactions between human cathepsin K and GAGs. (a) Crystal structure of the cathepsin K/chondroitin-4-sulfate (C4S) complex. Proteinet er vist i tegneserie representasjon OG C4S er vist som pinner. (b) Konformasjonsendring I C4S ved binding til cathepsin K. (c) Detaljert representasjon av samspillet i panel (a). C4S er vist som pinner. Ryggraden i cathepsin K er vist som bånd og rester som interagerer MED C4S er vist som pinner. (d) Plassering av det forventede andre heparinbindingsstedet i cathepsin K. Positivt ladede rester som foreslås å interagere med heparin, vises som blå pinner. For orientering vises C4S bundet på det første bindingsstedet som pinner. Plasseringen av den aktive sidespalten er merket med en pil. Koordinatene til cathepsin K/C4S-komplekset ble hentet fra Proteindatabanken under tiltredelseskode 3C9E. løsningsstrukturen TIL c4s ble modellert ved hjelp av data fra . Alle bildene ble opprettet med PyMOL.

DEN kinetiske oppførselen til DS var analog MED CS: det ble derfor foreslått at DEN interagerer med cathepsin K på samme måte som CS . Heparin, derimot, ble foreslått å binde til to steder på cathepsin K i henhold til sin kinetiske profil. Mens det første bindingsstedet ble foreslått å være identisk MED DET FOR CS / DS, ble det andre bindingsstedet spådd på bunnen av molekylet ved kjemiske kryssbindingsforsøk og beregningsmodellering . FRA et strukturelt perspektiv er det forutsagte bindingsstedet en fortsettelse AV CD / DS-bindingsstedet og består av flere basiskrester (Lys10, Lys40, Lys41, Arg108, Arg111, Arg127 og Lys214) organisert i en ringformet struktur (Figur 2 (d)). Kinetiske eksperimenter har bekreftet at heparin kan bindes til begge steder samtidig . Det gjenstår imidlertid å avgjøre om dette krever EN HP-kjede som samhandler med begge steder samtidig eller to separate HP-kjeder. Dette er heller ikke klart for samspillet mellom andre GAGs med DET ANDRE HP-bindende nettstedet.

6. Interaksjoner Av GAGs med Cathepsins S og B

Bortsett fra cathepsin K, har to andre humane papainlignende peptidaser, cathepsins S Og B, vist seg å være regulert av glykosaminoglykaner i deres modne former . Cathepsin S, nærmeste slektning av cathepsin K, er uvanlig blant cysteinkatepsiner for å være stabil ved nøytral pH . Cathepsin s har store fysiologiske roller i antigen-presenterende celler som den viktigste protease i antigen behandling og ble nylig funnet å være regulert AV C4S . I motsetning til aktiveringseffekten observert med cathepsin K, fungerte C4S som en hemmer av type IV kollagendegradering av cathepsin S. Inhibering ble også observert med HS, MENS HP, DS, C6S og HA økte den proteolytiske aktiviteten til cathepsin S noe ved bruk av type IV kollagen som substrat. C4S, C6S og HS hemmet også hydrolysen Av Z-Phe-Arg-AMC via en delvis, blandet mekanisme. I likhet med cathepsin K ble det observert subtile konformasjonsendringer i cathepsin S ved c4s-binding ved intrinsisk fluorescensspektroskopi. Tre bindingssteder FOR c4s ble spådd på cathepsin S ved molekylær docking(Figur 3 (a)). Et av de foreslåtte stedene er det aktive stedet, som imidlertid ikke er i samsvar MED DEN observerte blandede inhiberingsprofilen FOR C4S; den andre er plassert på bunnen av molekylet og tilsvarer det nylig identifiserte allosteriske stedet i katepsin K, mens den tredje er plassert på bunnen av molekylet og omtrent tilsvarer det sekundære heparinbindingsstedet identifisert i katepsin K .

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c)

Figure 3

Predicted GAG-binding sites in papain-like peptidases. (a) Three predicted CS-binding sites in cathepsin S. (b) Two predicted HS/HP-binding sites in cathepsin B. (c) The conserved GAG-binding motif in papain. Forutsagte steder vises i sirkler og positivt ladede rester på hvert sted vises som blå pinner og merket. Plasseringen av den aktive sidespalten er merket med en pil. Alle koordinater ble hentet fra Protein Data Bank( tiltredelse koder: 1nqc for cathepsin S, 3ai8 for cathepsin B, OG 1ppn for papain, resp.). Alle bildene ble opprettet med PyMOL.Katepsin B er unikt blant cysteinkatepsiner for å være både en endopeptidase og en peptidyldipeptidase, avhengig av konformasjonen av den okkluderende sløyfen, en katepsin B-spesifikk struktur som gir en pH-spesifikk bytte mellom begge aktivitetene . I lysosomet begrenser den lave pH proteasen til en lukket eksopeptidasekonformasjon, mens den nær-nøytrale pH i det ekstracellulære miljøet fremmer endopeptidaseaktivitet av katepsin B . Ekstracellulær cathepsin B er oftest forbundet med kreft og ulike typer leddgikt . Proteasen lokalisert til celleoverflaten i flere studier og ble funnet å være involvert i cellemigrasjon under både fysiologiske og patologiske forhold . På molekylært nivå ble det vist å spalte en rekke ekstracellulære substrater, inkludert laminin, TYPE IV kollagen og fibronektin . Nylig har cathepsin B også blitt foreslått å være en β-secretase som produserer amyloid β peptider i sekretoriske vesikler av nevrale kromaffinceller . Det har imidlertid også vist seg å nedbryte amyloidavsetninger i en dyremodell, og det totale utfallet har blitt foreslått å bli bestemt av balansen mellom katepsin B og dets endogene inhibitor cystatin C .Binding AV HP eller HS har vist seg å øke stabiliteten til det ellers ustabile enzymet ved alkalisk pH (8,0), samtidig som enzymets aktivitet reduseres litt langs hele ph-profilen til enzymet . Beregningsmessige simuleringer har spådd at heparin stabiliserer molekylets konformasjon under disse forholdene og har spådd to antatte GAGBINDINGSSTEDER (Figur 3(b)), en på hver side av enzymet . Det antatte bindingsstedet i l-domenet består av fem basiskrester (Arg85, Lys86, Lys130, Lys141 Og Lys144), mens Det i R-domenet bare inneholder To (Lys158 og Arg235). Forfatterne har antydet at bindingsstedet I r-domenet har høyere affinitet for kortere GAGFRAGMENTER, slik som heparindisakkaridet som brukes i deres dokkingsimuleringer, mens Den i L-domenet sannsynligvis er mer relevant for bindingen av lengre GAGFRAGMENTER .

7. Interaksjoner Av GAGs med Andre Papain-Lignende Peptidaser

Interessant har papain også vist seg å interagere med GAGs. Til tross for at de ikke har noen fysiologisk relevans, peker disse interaksjonene på evolusjonært konserverte mekanismer for regulering i familien. HP hemmet papain med en hyperbolsk blandet mekanisme og påvirket konformasjonen . En klassisk heparinbindende konsensussekvens ble identifisert i papain, i form av sekvensen 187-Ile-Arg-Ile-Lys-Arg-Gly-192. Strukturelt er denne sekvensen plassert på høyre side av molekylet (Figur 3 (c)) i en region som ligger mellom begge allosteriske steder kjent i cathepsin K.

i tillegg har noen få eksempler på proteaser fra protozoan parasitter blitt beskrevet som interagerer Med GAGs, noe som tyder på muligheten for deres innflytelse på verts-parasittinteraksjoner. Cathepsin l homolog brucipain, en avgjørende virulensfaktor av protozoan parasitten Trypanosoma brucei, har vist seg å være allosterisk modulert AV HS. EFFEKTEN AV HS i denne studien var subtil, og den hadde evnen til å reversere substrathemming av et lite dipeptidsubstrat (Z-Phe-Arg-AMC) . En sterkere effekt AV HS ble observert for cruzipain fra den relaterte parasitten Trypanosoma cruzi. I DETTE TILFELLET var hs en aktivator av peptidasen som forårsaket en signifikant (opptil 6 ganger) økning i aktiviteten til peptidasen målt med et syntetisk substrat. VIDERE økte HS frigivelsen av kinin fra kininogen med høy molekylvekt av cruzipain in vitro så vel som ved levende trypomastigoter og reduserte kininogens hemmende egenskaper mot cruzipain . TILSVARENDE BLE HP nylig vist å modulere aktiviteten til cathepsin L-lignende peptidase rCPB2. 8 Fra Leishmania mexicana . I DETTE tilfellet hemmet HP og HS, MEN IKKE CS eller DS, hydrolysen Av Z-Phe-Arg-AMC ved en hyperbolisk blandet mekanisme og påvirket proteinets konformasjon . Til sammen viser disse eksemplene at interaksjoner med GAGs ikke er begrenset til endogene cysteinkatepsiner, men kan også spille forskjellige roller i vertspatogensinteraksjoner og kan virke enten som en del av kroppens forsvar mot invaderende patogener eller som faktorer som bidrar til patogenes invasive mekanismer.

8. Farmakologisk Målretting

Cathepsin K representerer for tiden det mest attraktive legemiddelmålet blant katepsinene, selv om cathepsin S også er et relevant mål i sykdommer forbundet med forhøyet immunrespons, som bronkial astma og psoriasis . Flere cathepsin K-hemmere er for tiden under utvikling, som retter seg mot enzymets aktive sted (samlet inn ). For øyeblikket er den mest lovende inhibitoren odanacatib (Merck & Co., Inc., Whitehouse Station, NJ, USA), en nitril stridshodeholdig hemmer, svært selektiv for cathepsin K . Fase III kliniske studier for odanacatib har blitt avsluttet og søknader om godkjenning forventes å bli arkivert snart. Hvis godkjent, vil stoffet posisjonere seg i markedet mot andre nye generasjons legemidler, som anti-RANK-ligand antistoffet denosumab (Amgen, Inc., Thousand Oaks, CA, USA) og teriparatid, en rekombinant form av parathyroidhormon (Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN, USA), samt de veletablerte bisfosfonater . Rettet mot cathepsin K / chondroitin-sulfat interaksjon ville representere et alternativ til disse behandlingene. Endogent kondroitinsulfat er tilstrekkelig til å utvise maksimal aktiveringseffekt på katepsin K, og fordøyelsen reduserer aktiviteten til katepsin K med 40% . En reduksjon i benomsetning av denne størrelsen vil trolig være tilstrekkelig for behandling av pasienter med mindre alvorlig bentetthetsreduksjon. En ekstra fordel ville være at cathepsin K aktivitet i seg selv, så vel som levedyktighet og celletall av osteoklaster og osteoblaster vil forbli uforstyrret.

Interessekonflikt

forfatterne erklærer at det ikke er noen interessekonflikt angående publisering av dette papiret.

Anerkjennelse

arbeidet har blitt støttet Av Tilskudd Fra den slovenske Research Agency (P1-0140 Og J1-3602) Til Boris Turk.