Бета-секретаза

Бета-секретаза принадлежит к семейству протеаз. Он участвует в образовании бета-амилоида, который выполняет важные задачи по передаче информации в мозг. В то же время бета-секретаза и бета-амилоид играют важную роль в развитии болезни Альцгеймера.

Что такое бета-секретаза?

Бета-секретаза относится к группе протеаз, расщепляющих белки в определенных точках. Он расположен в мембране эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи. Их активный центр содержит два остатка аспартата.

Этот активный центр расположен в дополнительной области мембраны. Бета-секретаза также известна как аспартат-протеаза. В активной форме он представляет собой димер.Помимо бета-секретазы существуют также альфа- и гамма-секретазы. Все три протеазы расщепляют белок APP (белок-предшественник амилоида). Бета-амилоиды образуются во время бета- и гамма-секретазы. Точная функция APP пока не известна. Однако амилоиды, по-видимому, играют важную роль в передаче информации. Однако более известно, что бета-амилоиды играют важную роль в развитии болезни Альцгеймера. Они могут откладываться в головном мозге в виде амилоидных бляшек.

Функция, эффект и задачи

Функция бета-секретазы заключается в расщеплении протеина АРР на бета-амилоиды. Существует два бета-амилоида, известных как бета-амилоид 40 и бета-амилоид 42. Они созданы с помощью двух ферментов бета-секретазы и гамма-секретазы. Бета-амилоиды обладают антимикробным действием.

В то же время они участвуют в создании миелиновых оболочек нервных волокон. Однако амилоиды также нейротоксичны. Они образуют в головном мозге так называемые амилоидные бляшки, которые могут привести к болезни Альцгеймера. Эти токсические бляшки возникают только тогда, когда белок APP сначала расщепляется бета-секретазой. При расщеплении альфа-секретазой образуются водорастворимые белки, которые не образуют бляшек. Однако определенное количество бета-амилоидов необходимо для передачи информации нейронам. Научные исследования даже показали, что бета-амилоиды играют центральную роль в передаче информации в головном мозге. Механизм процессов пока недостаточно изучен.

Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения

Бета-секретаза содержится в каждой клетке тела как трансмембранный компонент эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи. При нормальном метаболизме он постоянно производит бета-амилоиды, расщепляя АРР для антимикробной защиты. Бета-амилоиды там не откладываются. Большая часть протеина АРР выступает из клетки. Меньшая часть находится в ячейке. Это так называемая трансмембранная молекула.

Помимо бета-секретазы, альфа-секретаза также расщепляет белок APP на более мелкие, не амилоидные молекулы, которые, однако, растворимы в воде и нигде не откладываются. В отличие от бета-амилоидов белки, образованные альфа-амилоидами, обладают нейропротекторными свойствами. Они защищают мозг от нейротоксических бляшек. Когда белок APP расщепляется бета-секретазой, водорастворимая часть также отщепляется первой. Затем, на втором этапе, оставшаяся молекула расщепляется гамма-секретазой на бета-амилоид и во внутриклеточный домен АРР.

Заболевания и расстройства

Роль бета-секретазы в связи с развитием болезни Альцгеймера хорошо известна. Когда концентрация бета-амилоидов увеличивается, они могут откладываться в головном мозге в виде амилоидных бляшек. Это приводит к гибели нейронов и, таким образом, к атрофии мозга.

Механизм развития сенильных бляшек еще полностью не изучен. Бета-амилоиды выполняют важные функции в организме. В частности, они играют центральную роль в обработке информации. Однако, когда их концентрация становится слишком высокой, они откладываются в виде бляшек между нейронами. Есть два конкурирующих пути разделения предшественника APP. APP расщепляется на водорастворимые компоненты альфа-секретазой или на бета-амилоиды с помощью бета- и гамма-секретазы. Обе реакции находятся в равновесии друг с другом. Если это равновесие смещается в пользу второго пути распада, развивается болезнь Альцгеймера.

Было обнаружено, что причиной этого были несколько мутаций. Однако никакие мутации, влияющие на бета-секретазу, не играют роли. Помимо прочего, генетически модифицированный АРР может повысить риск болезни Альцгеймера. Белок APP кодируется геном на 21 хромосоме. Мутация этого гена может привести к болезни Альцгеймера. Синдром Дауна также имеет повышенную вероятность развития деменции на основе старческих бляшек. Концентрация белка АРР здесь повышена, потому что хромосома 21 присутствует трижды. В целом причина заболевания до конца не выяснена. Помимо генетических факторов также обсуждаются воспалительные процессы в головном мозге, инфекции, вызванные прионами, диабет, высокий уровень холестерина, травмы и влияние окружающей среды.

Было высказано предположение, что повышенная концентрация алюминия в пище может вызвать болезнь Альцгеймера. Однако в конечном итоге условием заболевания всегда является образование сенильных амилоидных бляшек из бета-амилоидов. Болезнь Альцгеймера характеризуется нарастающим слабоумием. Когнитивные способности снижаются, и становится все труднее справляться с повседневной деятельностью.

Излечить болезнь пока не удалось. Только процесс болезни можно замедлить. В настоящее время предпринимаются попытки разработать так называемые ингибиторы бета-секретазы. Эти препараты должны подавлять активность бета-секретазы, чтобы остановить болезненный процесс при болезни Альцгеймера. Пока на рынке нет ингибиторов бета-секретазы. Разработка соответствующих лекарств все еще находится на ранней стадии. По общим оценкам, введение препарата против болезни Альцгеймера ожидается не раньше 2018 года.