Глутаматкарбоксипептидаза II
Глутаматкарбоксипептидаза II | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||
Ортологи | ||||||
Вид | Человек | Мышь | ||||
Entrez |
|
| ||||
Ensembl |
|
| ||||
UniProt |
|
| ||||
RefSeq (мРНК) |
|
| ||||
RefSeq (белок) |
|
| ||||
Локус (UCSC) | н/д | н/д | ||||
Поиск по PubMed | н/д | н/д |
![Логотип Викиданных](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e4/Wikidata-logo_S.svg/18px-Wikidata-logo_S.svg.png)
Смотреть (человек) |
Фолатгидролаза 1, более известная как Глутаматкарбоксипептидаза II (
Связь с раком простаты
Рак простаты – шестой по распространенности и второй по смертности тип рака среди мужского населения в странах запада[1]. Повышенная летальность в первую очередь связана с метастазированием, которое усиливается от стадии к стадии. Метастазирование происходит через лимфатические и кровеносные пути, и почти любой орган является потенциальной мишенью. Наиболее часто поражаются кости, печень и легкие[2].
PSMA является маркером рака простаты, так как его экспрессия в клетках рака простаты и клетках эпителия новообразованных сосудов внутри других типов опухолей[3] во много раз превышает экспрессию этого антигена в остальных тканях. Она особенно высока на поздних стадиях рака[4][5] и внутри нечувствительных к гормонам раковых клеток[6], что может использоваться в основе метода, позволяющего отслеживать прогрессию опухоли[7][8], а также в некоторых глиальных клетках[9]. И хотя молекулярно-биологические основы связи между развитием рака и экспрессией PSMA до сих пор неизвестны, разработка систем определения стадии рака, антираковых препаратов и средств их доставки идет полным ходом[3][7][10][11][12].
Ферментативная активность
Белок имеет определенные функции в клетке: это Zn-зависимый металлофермент глутамат карбоксипептидаза II (GCPII, данное сокращение используется, когда идет речь о функционировании фермента, не связанном с раком), который катализирует гидролиз пептидного нейротрансмиттера N-ацетиласпатилглутамата (NAAG) до глутамата (также нейротрансмиттер) и N-ацетиласпартата (NAA)[13] (рис.1).
Структура
GCPII человека состоит из 750 аминокислотных остатков; в процессе модификации он подвергается N-гликозилированию, и суммарный его вес составляет примерно 100 кДа[13]. Состоит он из нескольких доменов: N-концевого (внутри клетки), трансмембранного, связующих аминокислот (снаружи мембраны), каталитического домена (снаружи мембраны) и домена неизвестного назначения (снаружи мембраны) (рис.2)[13]. Ферментативная активность PSMA возникает только после гомодимеризации по сайтам внеклеточной области белка[14]. Следовательно, увеличение количества данного фермента ведет к увеличению концентрации глутамата в межклеточном пространстве[15], откуда следует, что GCPII участвует в развитии неврологических заболеваний и расстройств, связанных с повреждением или смертью нейронов при высоких концентрациях глутамата[8][15].
Эндоцитоз при связывании с лигандом
Важной особенностью PSMA является его способность к интернализации путем клатрин-зависимого эндоцитоза при связывании лигандоподобного субстрата[16]. В качестве субстрата могут выступать антитела[16], ДНК/РНК аптамеры[17], различные низкомолекулярные соединения[18][19]. Было показано, что мотив MXXXL цитоплазматического домена PSMA существенен для интернализации и мутации этого участка (в 1 и 5 позиции), а также добавление дополнительных аминокислот (Ala) ведут к ингибированию процесса в клетках рака простаты[20]. Кроме того, известно, что взаимодействие последних аминокислот N-концевого домена PSMA с филамином А (димеры филамина А служат сайтами докинга различных мембранных рецепторов, вовлеченных в трансдукцию сигналов) уменьшает каталитическую активность PSMA на 64% (взаимодействие регулируется внутриклеточными механизмами, ) в филамин-содержащих клетках[19][21].
Все это, а также то, что функциональный PSMA - гомодимер, может свидетельствовать о том, что PSMA является мембранным рецептором к неизвестному лиганду: после связывания с лигандом комплекс PSMA лиганд интернализуется. Косвенным подтверждением этому можно считать то, что PSMA в эндотелиальных клетках сосудов расположен главным образом в кавеолах (впячивания плазматической мембраны в клетках позвоночных, сформированные благодаря встраиванию кальвеолинов) вместе со многими другими рецепторами и сигнальными молекулами[22].
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/62/%D0%A0%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0_NAAG.png/423px-%D0%A0%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0_NAAG.png)
Если неизвестный лиганд является фактором роста, то повышение уровня интернализации, как в случае рецептора эпидермального фактора роста[23], может быть важным для предотвращения процесса трансформации здоровых клеток в раковые[21]. И наоборот, повышенная способность к интернализации, как в случае с MT1-MMP (мембранная металлопротеиназа)[24], может стимулировать формирование метастазов.
Антитела к PSMA
Впервые возможность использования PSMA для детекции рака простаты была показана с помощью меченых радиоактивной меткой (111In) mAb 7E11 (моноклональные мышиные антитела)[25][26]. Выяснено, что эпитопом является внутриклеточный домен PSMA[27]. Следовательно, возможна детекция только механически или апоптотически лизированных клеток, либо существует какой-либо иной путь проникновения конъюгата сквозь мембрану. Несмотря на ограничения метода, 111In mAb 7E11 является единственным на сегодняшний день допущенным FDA (Food and Drug Administration, USA) препаратом и используется для скрининга[25][26][28].
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ea/%D0%94%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0_PSMA.png/424px-%D0%94%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0_PSMA.png)
Однако использование цитоплазматического домена в качестве мишени затрудняет скрининг и вряд ли может быть полезно для молекулярно-биологических исследований. Первые опыты по использованию мышиных антител (J591, J533, J415, E99, конъюгированные с флуоресцентной меткой) к эпитопам внеклеточной области PSMA продемонстрировали значительное преимущество перед mAb 7E11 – способность окрашивать живые непермеабилизованные клетки[29]. Из них антитела J591 стали интенсивно использоваться в качестве средств доставки радиации при радиоиммунной терапии (направление лучевой терапии непосредственно в опухоль)[30][31]. J591 относится к иммуноглобулинам класса G; связывание его с PSMA вызывает интернализацию, причем количество событий интернализации пропорционально концентрации J591[16].
Флуоресцентно меченые антитела также тестируются на возможность использования. Например, конъюгат J591 с индоцианином зеленым, особенностью которого является активация флуоресцентной метки после того, как она отсоединяется от антитела после связывания PSMA (конъюгат не флуоресцирует), интернализации и деградации конъюгата в лизосомах[32]. Более того, для проведения скрининга достаточно небольших концентраций конъюгата, равных оным при радиомечении.
Помимо радиоактивного и флуоресцентного груза, антитела могут быть конъюгированы с различными лекарственными препаратами и токсинами[33]. На данный момент на стадии преклинических испытаний находится большое количество конъюгатов: mAb E6 + дегликозилированный рицин А(белковый токсин растительного происхождения, чрезвычайно токсичен)[34]; mAb J591 + мелиттиноподобный пептид (мелиттин - основной компонент яда медоносной пчелы)[35]; mAb + MMAE ( монометил ауристатин Е, синтетический токсин)[36] и т.д..
После того, как FDA был допущен метод, базирующийся на клетке как на аутогенном агенте для иммунотерапии (sipuleucel-T)[37], появились попытки использовать в качестве мишени другие белки, например, PSMA. Использование HLA (человеческий лейкоцитарный антиген) системы позволит с помощью иммунного ответа самого организма избавляться от клеток, на поверхности которых присутствует антиген, участки последовательности которого представлены HLA системой модифицированной ex vivo антиген-презентующей клетки.
Также возможно использование антител, которые способны взаимодействовать с эффекторными клетками человека и вызывать антитело-зависимую цитотоксичность, что было показано для некоторых мишеней.
РНК аптамеры к PSMA
Впервые после разработки метода SELEX (систематическая эволюция лигандов экспоненциальным обогащением)[38] устойчивые к нуклеазам аптамеры к PSMA (A9 (71 нуклеотид) и A10 (~60 нуклеотидов)) были отобраны Shawn et al.[39]. С тех пор эти аптамеры и различные их модификации используются для доставки веществ к раковым клеткам. Более того, их удалось оптимизировать, сократив, например, длину A10 с 71 до 39 нуклеотидов и при этом сохранив специфичность связывания с PSMA, что облегчило их синтез[40].
На сегодняшний день синтезировано несколько конъюгатов А9 и А10 с различными веществами: А9:rGel (рекомбинантный гелонин - белковый токсин, выщепляющий аденин в 4324 положении 28S рРНК)[41], ANp:А9:(CGA)7:Dox (доксорубицин, дополнительные повторы были добавлены к аптамеру для связывания нескольких молекул доксорубицина, ANp – наночастицы золота )[42] и т.д.. Все они эффективно связываются с антигеном и впоследствии интернализуются.
Также было показано, что использование химеры A10:Plk1 siРНК (Plk1 – поло-киназа 1, эффективно экспрессируется в LNCaP; было показано, что ингибирование Plk1 вызывает апоптоз клеток этой клеточной линии[43]) активно элиминирует Plk1 РНК посредством РНК-интерференции[43]. Одно из главных преимуществ данного подхода заключается в том, что это однокомпонентная система, синтезировать которую сравнительно проще.
Вскоре была предложена более сложная конструкция, позволяющая значительно увеличить эффективность элиминирования рака простаты. Это ковалентно сшитые с дендримером аптамеры, каждый из которых может либо нести токсин для химиотерапии (например, Dox), либо являться иммуностимулирующим агентом[44]. Благодаря этому становится возможной доставка одновременно большого количества лекарств. Кроме того, связывание с дендримером способствует стабилизации аптамеров: больше половины конъюгата сохраняется в течение 24 часов в сыворотке крови (конъюгат аптамер:токсин полностью деградирует через 3 часа)[44].
В сравнении с моноклональными антителами, аптамеры могут быть легко смоделированы и синтезированы, обладая меньшими размерами и иммуногенностью, при этом сохраняя высокую специфичность к раковым клеткам-мишеням.
Примечания
- 15 июня 2018 года.
- 20 мая 2020 года.
- ↑ 1 2 Chang S. S., Reuter V. E., Heston W. D., Bander N. H., Grauer L. S., Gaudin P. B. Five different anti-prostate-specific membrane antigen (PSMA) antibodies confirm PSMA expression in tumor-associated neovasculature. (англ.) // Cancer Research. — 1999. — 1 July (vol. 59, no. 13). — P. 3192—3198. — PMID 10397265.
- 17 августа 2016 года.
- 8 мая 2016 года.
- 21 ноября 2017 года.
- ↑ .
- ↑ ]
- .
- .
- .
- 18 августа 2016 года.
- ↑ 7 августа 2016 года.
- 22 февраля 2018 года.
- ↑ doi:10.1038/nrd1903.
- ↑ 17 августа 2016 года.
- 7 августа 2016 года.
- ]
- ↑ 18 декабря 2017 года.
- 24 сентября 2022 года.
- ↑ 1 2 Anilkumar G., Rajasekaran S. A., Wang S., Hankinson O., Bander N. H., Rajasekaran A. K. Prostate-specific membrane antigen association with filamin A modulates its internalization and NAALADase activity. (англ.) // Cancer Research. — 2003. — 15 May (vol. 63, no. 10). — P. 2645—2648. — PMID 12750292.
- .
- 3 июня 2018 года.
- 21 сентября 2016 года.
- ↑ ]
- ↑ 1 2 Kahn D., Williams R. D., Manyak M. J., Haseman M. K., Seldin D. W., Libertino J. A., Maguire R. T. 111Indium-capromab pendetide in the evaluation of patients with residual or recurrent prostate cancer after radical prostatectomy. The ProstaScint Study Group. (англ.) // The Journal Of Urology. — 1998. — June (vol. 159, no. 6). — P. 2041—2046. — PMID 9598514.
- ]
- .
- ISSN 0008-5472. Архивировано28 августа 2022 года.
- 2 июня 2018 года.
- 2 июня 2018 года.
- .
- 21 июня 2012 года.
- 7 августа 2016 года.
- 8 июня 2018 года.
- 17 августа 2016 года.
- 19 сентября 2017 года.
- ]
- 18 августа 2016 года.
- doi:10.1038/nbt.1560.
- 18 августа 2016 года.
- .
- ↑ 2 мая 2017 года.
- ↑ .