カテプシンB

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カテプシンは、さまざまな動物組織の細胞（特にリソソーム）に見られるプロテアーゼの一種です。システインプロテアーゼファミリーの主要なメンバーです。生物界では20種以上が発見されており、主にヒトの体内に存在します11 それらはヒトの腫瘍、骨粗鬆症、関節炎などの主要な疾患と密接に関連しており、近年多くの注目を集めているターゲットプロテアーゼの一群です。

図1. カテプシンのタンパク質構造。

はじめに

プロテアーゼはヒトのプロテオリシスの主要な参加者です。基質特異性に応じて、エンドペプチダーゼ、エンドペプチダーゼ、アミノペプチダーゼ、カルボキシペプチダーゼに分類できます。プロテオリシス機構に基づいて、セリンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、アスパラギン酸プロテアーゼ、スレオニンプロテアーゼ、メタロプロテアーゼに分類できます。その中でも、システインプロテアーゼはより多く研究されています。ウイルス、細菌、真菌、原生動物、植物、哺乳類、ヒトに広く存在し、その最大のサブグループはパパイン様システインプロテアーゼです。哺乳類のパパイン様システインプロテアーゼはカテプシンに属します。これは主にリソソームに存在する細胞内プロテアーゼの一種です。弱酸性環境で容易に活性化されます。中性溶液中では不安定な糖タンパク質の一種です（カテプシンD、E、Sを除く）。

分類

カテプシンの概念が1920年代に提唱されて以来、カテプシンAからカテプシンZまでの報告があります。プロテオリシス機構の分類に従うと、ほとんどのカテプシンメンバーはシステインプロテアーゼであり、一部はアスパラギン酸プロテアーゼ（カテプシンD、E）およびセリンプロテアーゼ（カテプシンA、G）です。基質特異性の分類に従うと、カテプシンにはエンドペプチダーゼ-カテプシンB、F、H、K、L、S、V、ペプチダーゼ-カテプシンB、C、H、X、アミノペプチダーゼ——カテプシンC、H、カルボキシペプチダーゼ——カテプシンB、Xも含まれます。

カテプシンB

カテプシンB（CTSB）は、リソソーム内に存在するシステインプロテアーゼです。その触媒効果はCysとHisによって実現されます。チオール試薬によって容易に阻害されます。チオールアーゼとも呼ばれます。パパインファミリーに属し、pHは3.0から7.0です。活性であり、アルカリ条件下では不可逆的に不活性化されます。

機能

CTSBは細菌、ウイルス、原生動物、植物、哺乳類に存在し、肝臓、脾臓、腎臓、骨、神経細胞、間質線維芽細胞、マクロファージなどに分布しています。CBはリソソームのタンパク質分解経路において重要な役割を果たします。細胞外タンパク質、血漿タンパク質、ホルモン、貪食された細菌が細胞に入ると、リソソームのプロテアーゼによって加水分解され、細胞内消化が行われます。タンパク質合成と分解の間で正確なバランスを維持します。

図2. カテプシンBのタンパク質構造。

研究

近年、カテプシンB（CB）が腫瘍の浸潤と転移に関連していることが発見されました。CBは、コラーゲン、ラミニン、基底膜などの細胞外マトリックスを直接溶解するか、間接的に活性化して溶解することができます。成分酵素は腫瘍細胞の深部組織への浸潤を促進し、がん細胞の移動のためのチャネルを開きます。研究により、CBは胃癌、肺癌、大腸癌、乳癌、前立腺癌、腎癌などのさまざまな腫瘍細胞で高発現していることがわかりました。また、mRNAの発現は癌の組織型および分化段階と一定の関係があり、タンパク質レベルは逆の関係があります。この違いは、転写および転写後レベルでの何らかの調節があり、最終的な発現に影響を与える可能性があります。癌周囲の間質細胞および血管内皮細胞におけるCBの発現は強化されています。正常条件下では下部間葉性線維芽細胞およびマクロファージもCBを分泌できますが、癌の段階では発現が著しく増加し、癌の浸潤および転移の過程でマクロファージのCBの過剰合成および漏出が癌細胞の拡散メカニズムに関与する可能性があることを示しています。