Дегидропептидаза-I и её ингибиторы¶

Дегидропептидаза-I (ДПП-I, англ. dipeptidyl peptidase I, также известна как катепсин C) — лизосомальная цистеиновая протеаза из семейства папаиновых протеаз, катализирующая отщепление дипептидов с N-конца белковых и пептидных субстратов. Фермент участвует в созревании и деградации внутриклеточных белков и играет ключевую роль в активации сериновых протеаз иммунных клеток.

¶Общая характеристика

Дегидропептидаза-I относится к классу гидролаз (КФ 3.4.14.1). Название отражает её способность гидролизовать связи, образованные остатками с дегидроаминокислотами, однако основной физиологической функцией является экзопептидазное отщепление дипептидов. Фермент локализуется преимущественно в лизосомах и проявляет максимальную активность в слабокислой среде (pH около 5,0–6,0), что соответствует условиям лизосомального компартмента. Активный центр содержит остаток цистеина, необходимый для катализа.

¶Биологическая роль

Основная функция ДПП-I — активация проферментов сериновых протеаз путём ограниченного протеолиза. В частности, фермент отщепляет N-концевые дипептиды от проэластазы и прокатепсина G, превращая их в активные формы. Эти протеазы участвуют в уничтожении патогенов внутри фагоцитов и в ремоделировании тканей. Кроме того, ДПП-I вовлечена в процессинг ряда нейропептидов и в деградацию белков в лизосомах.

Нарушения активности фермента связывают с некоторыми наследственными заболеваниями. Дефицит ДПП-I, обусловленный мутациями гена CTSC, приводит к папиллон-Лефевр-синдрому и к гипоцерулоплазминемии — редким аутосомно-рецессивным состояниям, при которых нарушается функция нейтрофилов и развивается пародонтит.

¶Ингибиторы

Ингибиторы ДПП-I — химические соединения, подавляющие каталитическую активность фермента. Поскольку активный центр содержит цистеин, большинство эффективных ингибиторов относится к тиоловым реагентам или к соединениям, образующим ковалентные аддукты с каталитическим остатком.

Основные классы:

• Эпоксисукцинильные пептиды — соединения, необратимо связывающие цистеин активного центра; классический пример — E-64 и его производные.
• Пептидилдиазометаны и пептидилальдегиды — обратимые и необратимые ингибиторы, используемые в биохимических исследованиях.
• Низкомолекулярные тиоловые реагенты — иодоацетамид, N-этилмалеимид, применяемые как неспецифические ингибиторы цистеиновых протеаз.

Ингибиторы ДПП-I применяются главным образом как инструменты в лабораторных исследованиях для изучения роли фермента в клеточных процессах. Их используют для блокировки активации сериновых протеаз и оценки вклада ДПП-I в воспалительные и деградационные процессы.

¶Клиническое и прикладное значение

Интерес к ингибиторам ДПП-I связан с их потенциальным применением при заболеваниях, сопровождающихся избыточной активностью нейтрофильных протеаз: хронической обструктивной болезни лёгких, ревматоидном артрите, ишемическом повреждении тканей. Однако селективность и биодоступность существующих соединений остаются предметом исследований, и клинически одобренных препаратов этого класса на данный момент нет.

Отдельно следует отличать ДПП-I от дипептидилпептидазы-4 (ДПП-4) — другого фермента того же надсемейства, который не является лизосомальной протеазой и служит мишенью для антидиабетических препаратов (глиптинов). Несмотря на сходство названий, это разные белки с различной локализацией, субстратной специфичностью и физиологическими функциями.

¶Методы исследования

Активность ДПП-I определяют спектрофотометрически и флуориметрически с использованием синтетических пептидных субстратов, например производных амидометилкумарина. Для выделения фермента применяют аффинную хроматографию и ионообменную хроматографию. Структура белка изучена методом рентгеновской кристаллографии, что позволило установить детали строения активного центра и механизм связывания ингибиторов.