Эластаза нейтрофилов
Эластаза нейтрофилов (КФ 3.4.21.37) — фермент семейства сериновых протеаз. Продукт гена человека ELANE. Входит в суперсемейство химотрипсина и обладает широким спектром субстратов. Эта эластаза секретируется нейтрофилами и макрофагами во время воспалительной реакции и способна разрушать бактерии и ткани организма[1]. Благодаря необычно высокой аффинности к ДНК эластаза нейтрофилов локализуется в особых нейтрофильных внеклеточных ловушках, образующихся в ходе разрушения нейтрофилов при воспалении[2].
Как и другие сериновые протеазы эластаза нейтрофилов содержит каталитическую триаду из гистидина, аспарагиновой кислоты и серина, которые расположены далеко друг от друга в первичной последовательности и образуют триаду только в ходе сборки третичной структуры белка. Ген белка ELA2 состоит из 5 экзонов. Эластаза нейтрофилов функционально близка к другим цитотоксоческим иммунным сериновым протеазам, таким как гранзимы и катепсин G. В меньшей степени схожа с эластазой CELA1[2].
Эластаза нейтрофилов состоит из 218 аминокислот и содержит две углеводородные цепи. Существует две формы белка IIa и IIb. В клетках она находится в цитоплазматичских азурофильных гранулах
Ген
У человека эластаза нейтрофилов является продуктом гена ELANE, расположенным на 9-й хромосоме[3].
Функции
Эластазы образуют подсемейство сериновых протеаз, которые гидролизуют множество белков в дополнение к собственно эластину. У человека есть 6 генов, которые кодируют структурно похожие белки эластазы 1, 2, 2A, 2B, 3A и 3B. Эластаза нейтрофилов гидролизует белки в особых лизосомах нейтрофилов, называемых азурофильные гранулы, а также белки внеклеточного матрикса, когда фермент секретируется из клетки при активации нейтрофилов. Эластаза нейтрофилов может играть роль в дегенеративных и воспалительных заболеваниях, так как способна протеолизировать коллаген-IV и эластин внеклеточного матрикса. Фермент разрушает протеин A (OmpA) внешней мембравы E. coli, а также факторы вирулентности таких бактерий, как Shigella, Salmonella и Yersinia[4].
Роль в клинике
Эластаза нейтрофилов является важной протеазой и нарушение её экспрессии может приводить к эмфиземе или эмфизематозным нарушениям. При этом разрушается лёгочная ткань и расширяется воздушное пространство лёгких. Мутации гена белка ассоциированы с циклической нейтропенией и тяжёлой наследственной нейтропенией. Ген эластазы расположен в кластере с другими сериновыми протеазами азуросидином 1 (AZU1) и протеиназой 3 (PRTN3), экспрессия и упаковка в азурофильные гранузы которых координирована в ходе дифференциации нейтрофилов[5].
Ингибиторы
Для минимизации потенциального повреждения тканей эластазой в организме существует несколько ингибиторов этого фермента. Одна группа ингибиторов относится к серпинам[6]. Эластаза нейтрофилов связывается с альфа-2 антиплазмином из семейства серпинов[7][8].
См. также
- Эластазы
Примечания
- Belaaouaj A, Kim KS, Shapiro SD (August 2000). “Degradation of outer membrane protein A in Escherichia coli killing by neutrophil elastase”. Science. 289 (5482): 1185—8. DOI:10.1126/science.289.5482.1185. PMID 10947984.
- Thomas MP, Whangbo J, McCrossan G, Deutsch AJ, Martinod K, Walch M, Lieberman J (June 2014). “Leukocyte protease binding to nucleic acids promotes nuclear localization and cleavage of nucleic acid binding proteins”. J. Immunol. 192 (11): 5390—7. DOI:10.4049/jimmunol.1303296. PMC 4041364. PMID 24771851.
- Takahashi H, Nukiwa T, Yoshimura K, Quick CD, States DJ, Holmes MD, Whang-Peng J, Knutsen T, Crystal RG (October 1988). “Structure of the human neutrophil elastase gene”. J. Biol. Chem. 263 (29): 14739—47. PMID 2902087.
- Weinrauch Y, Drujan D, Shapiro SD, Weiss J, Zychlinsky A (May 2002). “Neutrophil elastase targets virulence factors of enterobacteria”. Nature. 417 (6884): 91—4. DOI:10.1038/417091a. PMID 12018205.
- Entrez Gene: ELA2 elastase 2, neutrophil.
- Korkmaz B, Horwitz MS, Jenne DE, Gauthier F (December 2010). “Neutrophil elastase, proteinase 3, and cathepsin G as therapeutic targets in human diseases”. Pharmacol. Rev. 4 (62): 726—59. DOI:10.1124/pr.110.002733. PMC 2993259. PMID 21079042.
- Brower MS, Harpel PC (August 1982). “Proteolytic cleavage and inactivation of alpha 2-plasmin inhibitor and C1 inactivator by human polymorphonuclear leukocyte elastase”. J. Biol. Chem. 257 (16): 9849—54. PMID 6980881.
- Shieh BH, Travis J (May 1987). “The reactive site of human alpha 2-antiplasmin”. J. Biol. Chem. 262 (13): 6055—9. PMID 2437112.
Литература
- Dale DC, Liles WC, Garwicz D, Aprikyan AG (2001). “Clinical implications of mutations of neutrophil elastase in congenital and cyclic neutropenia”. J. Pediatr. Hematol. Oncol. 23 (4): 208—10. DOI:10.1097/00043426-200105000-00005. PMID 11846296.
- Horwitz M, Benson KF, Duan Z, Person RE, Wechsler J, Williams K, Albani D, Li FQ (2003). “Role of neutrophil elastase in bone marrow failure syndromes: molecular genetic revival of the chalone hypothesis”. Curr. Opin. Hematol. 10 (1): 49—54. DOI:10.1097/00062752-200301000-00008. PMID 12483111.
- Ancliff PJ, Gale RE, Linch DC (2003). “Neutrophil elastase mutations in congenital neutropenia”. Hematology. 8 (3): 165—71. DOI:10.1080/1024533031000107497. PMID 12745650.
- Horwitz M, Benson KF, Duan Z, Li FQ, Person RE (2004). “Hereditary neutropenia: dogs explain human neutrophil elastase mutations”. Trends Mol Med. 10 (4): 163—70. DOI:10.1016/j.molmed.2004.02.002. PMID 15059607.