カテプシン

このタンパク質の欠損は、ガラクトシアリドーシスの複数の形態に関連しています。悪性黒色腫の転移病変の溶解物中のカテプシンA活性は、一次焦点溶解物よりも有意に高い。カテプシンAは、筋ジストロフィーと除神経疾患によって中程度の影響を受ける筋肉で増加しました。

カテプシンB

カテプシンBは、β-セクレターゼ1として機能し、アミロイド前駆体タンパク質を切断してアミロイドベータを生成します。ペプチダーゼC1ファミリーのメンバーであるエンコードされたタンパク質の過剰発現は、食道腺癌およびその他の腫瘍に関連しています。カテプシンBは、卵巣癌を含む様々なヒト腫瘍の進行にも関係しています。

カテプシンD

カテプシンD（アスパルチルプロテアーゼ）は、フィブロネクチンやラミニンなどのさまざまな基質を切断するようです。他のカテプシンのいくつかとは異なり、カテプシンDは中性pHでプロテアーゼ活性を持っています。腫瘍細胞におけるこの酵素の高レベルは、より大きな侵襲性と関連しているようです。

カテプシンK

カテプシンKは、最も強力な哺乳類コラゲナーゼです。カテプシンKは、骨密度の低下が骨折のリスクを高める疾患である骨粗鬆症に関与しています。破骨細胞は体の骨吸収細胞であり、骨の非ミネラルタンパク質マトリックスの主要成分であるコラーゲンを分解するためにカテプシンKを分泌します。カテプシンKは、他のカテプシンの中でも、細胞外マトリックスの分解を介して癌の転移に役割を果たします。アテローム性動脈硬化症のマウスにおけるカテプシンSおよびKの遺伝子ノックアウトは、アテローム性動脈硬化病変のサイズを縮小することが示されました。培養内皮細胞におけるカテプシンKの発現は、せん断応力によって調節されています。カテプシンKは、関節炎の役割を果たすことも示されています。

カテプシンV

マウスカテプシンLは、ヒトカテプシンVと相同です。マウスカテプシンLは、マウスの脂肪生成と耐糖能異常に役割を果たすことが示されています。カテプシンLは、フィブロネクチン、インスリン受容体（IR）、およびインスリン様成長因子1受容体（IGF-1R）を分解します。カテプシンL欠損マウスは、野生型コントロールよりも脂肪組織が少なく、血清グルコースとインスリンレベルが低く、インスリン受容体サブユニットが多く、グルコース輸送体（GLUT4）が多く、フィブロネクチンが多いことが示されました。

阻害剤

5つの環状ペプチドは、ヒトカテプシンL、B、H、およびKに対して阻害活性を示します。

カテプシンザイモグラフィー

ザイモグラフィーは、酵素活性を検出するために基質と共重合されたポリアクリルアミドゲルを使用するゲル電気泳動の一種です。カテプシンザイモグラフィーは、ゼラチン基質と共重合されたポリアクリルアミドゲルを通した移動に基づいて、さまざまなカテプシンを分離します。電気泳動は非還元条件で行われ、酵素はロイペプチンを使用して変性から保護されています。タンパク質濃度が決定された後、同量の組織タンパク質がゲルにロードされます。その後、タンパク質はゲル内を移動します。電気泳動後、カテプシンを元の立体構造に戻すために、ゲルを再生バッファーに入れます。次に、ゲルを特定のpHの活性化バッファーに入れ、37℃で一晩インキュベートします。この活性化ステップにより、カテプシンはゼラチン基質を分解できます。クーマシーブルー染色を使用してゲルを染色すると、ゼラチンをまだ含んでいるゲルの領域は青く見えます。カテプシンが活性化したゲルの領域は、白いバンドとして表示されます。このカテプシンザイモグラフィープロトコルは、成熟したカテプシンKのフェムトモル量を検出するために使用されています。異なるカテプシンは、分子量による移動距離に基づいて識別できます：カテプシンK（〜37 kDa）、V（〜35 kDa）、S（〜25kDa）、およびL（〜20 kDa）。カテプシンには、最適なタンパク質分解活性を持つ特定のpHレベルがあります。カテプシンKは、pH 7および8でゼラチンを分解できますが、これらのpHレベルではカテプシンLおよびVの活性は認められません。 pH 4では、カテプシンVは活性ですが、カテプシンKは活性ではありません。活性化バッファーのpHを調整すると、カテプシンの種類をさらに特定できます。

歴史

カテプシンという用語は、1929年にRichardWillstätterおよびEugen Bamannによって造られ、わずかに酸性のpHでの白血球および組織のタンパク質分解活性を記述しています（Willstätter＆Bamann（1929）Hoppe-Seylers Z. Physiol。Chemie 180、127-143）。 MEDLINEデータベース（PubMedなど）で見つかった「カテプシン」の最初の記録は、1949年のJournal of Biological Chemistryからのものです。ただし、この記事内の参照は、20世紀の変わり目にカテプシンが最初に特定され、命名されたことを示しています。この初期の研究の多くは、これらのプロテアーゼを定義する世紀の最初の数十年を費やしたマックス・バーグマンの研究室で行われました。

1930年代に出版された研究（主にBergmannによる）では、「カテプシン酵素」という用語を使用して、パパイン、ブロメリン、およびカテプシン自体を含む広範なプロテアーゼのファミリーを指していました。「カテプシン」という言葉が単一の酵素を示していた時に、ヘモグロビンを使用してプロテアーゼを精製し、特徴付けるための最初の努力。複数の異なるカテプシンファミリーメンバー（例：B、H、L）の存在は、当時理解されていなかったようです。しかし、1937年までに、バーグマンと同僚は、人体のソースに基づいてカテプシンを区別し始めました（例えば、肝臓カテプシン、脾臓カテプシン）。