Он присутствует в крови только в заметных количествах во время беременности , поскольку вырабатывается плацентой , и может частично объяснить повышенную частоту тромбозов во время беременности. Большая часть экспрессированного PAI-2 остается несекретированной из-за присутствия неэффективного внутреннего сигнального пептида.
Взаимодействия
Сообщалось, что PAI-2 связывает ряд внутриклеточных и внеклеточных белков. Остается спорным, заключается ли физиологическая функция PAI-2 в ингибировании внеклеточной протеазы урокиназы и/или обладает ли PAI-2 внутриклеточной активностью. По крайней мере, одна из физиологических функций PAI-2 может включать регуляцию адаптивного иммунитета. [5]
Структура и полимеризация
Как и другие серпины, PAI-2 имеет три бета-листа (A, B, C) и девять альфа-спиралей (hA-hI). [6] [7] Была расшифрована структура мутантов PAI-2, в которых удалена петля из 33 аминокислот, соединяющая спирали C и D. Эта CD-петля особенно гибка и ее трудно стабилизировать, поскольку известно, что петля перемещается на расстояние до 54 Å во время образования внутримолекулярных дисульфидных связей. [8] Помимо CD-петли, примечательные мотивы включают петлю реактивного центра (RCL), охватывающую аминокислоты 379–383, и N-концевую гидрофобную сигнальную последовательность.
Петля реактивного центра (RCL) ингибитора активатора плазминогена-2. PyMol-рендеринг PDB 2ARR.
Несмотря на схожие ингибирующие цели, PAI-2 филогенетически далек от своего аналога — ингибитора активатора плазминогена-1 (PAI-1). Будучи членом семейства серпинов, родственного овальбумину, PAI-2 генетически подобен куриному овальбумину ( Gallus Gallus ) и является близким гомологом млекопитающих. [9] И овальбумин, и PAI-2 подвергаются секреции посредством нерасщепленных секреторных сигнальных пептидов, хотя секреция PAI-2 относительно гораздо менее эффективна. [10]
ПАИ-2 существует в трех полимерных состояниях: мономерном, полимеригенном и полимерном (неактивном состоянии). Полимеризация происходит по так называемому механизму «петлевого листа», при котором RCL одной молекулы последовательно вставляется в А-бета-лист следующей молекулы. Этот процесс происходит преимущественно, когда PAI-2 находится в своей полимеригенной форме, которая стабилизируется дисульфидной связью между Cys-79 (расположенным в CD-петле) и Cys-161. [11] Когда PAI-2 находится в мономерной форме, CD-петля находится в совершенно неподходящем положении для этой дисульфидной связи, и ей приходится перемещаться на расстояние 54 Å, чтобы стать достаточно близко к Cys-161. Тем не менее, поскольку CD-петля достаточно гибка, мономерные и полимеригенные формы полностью взаимопревращаются, и одно состояние может быть предпочтительнее другого за счет изменения окислительно-восстановительного окружения белка. [8] Полимеризация PAI-2 происходит спонтанно в физиологических условиях, например, в цитозоле плацентарных клеток. [12] Цитозольный PAI-2 имеет тенденцию быть мономерным, тогда как PAI-2 в секреторных органеллах (которые имеют тенденцию быть более окисляющими, чем цитозоль) более склонен к полимеризации. [11] По этим совокупным причинам считается, что PAI-2 может чувствовать и реагировать на окислительно-восстановительный потенциал окружающей среды. [8]
Механизм
PAI-2 использует механизм ингибирования самоубийства (общий механизм для серпинов) для необратимой инактивации тканевого активатора плазминогена и урокиназы. [6] Во-первых, целевая сериновая протеаза стыкуется с PAI-2 и катализирует расщепление RCL между остатками Arg-380 и Thr-381. На этом этапе возможны два исхода: протеаза ускользает, оставляя неактивным PAI-2; или протеаза образует постоянный ковалентно связанный комплекс с PAI-2, в котором протеаза значительно деформируется.
Биологические функции
Хотя внеклеточный (гликозилированный) PAI-2 регулирует фибринолиз, остается неясным, является ли эта ингибирующая роль основной функцией PAI-2. PAI-2 преимущественно внутриклеточный. Секреторный сигнальный пептид PAI-2 относительно неэффективен, возможно, в силу эволюционного замысла, поскольку различные мутации сигнальной последовательности могут значительно повысить эффективность секреции. [10] PAI-2 не обнаруживается в плазме взрослых и обычно обнаруживается только во время беременности, при миеломоноцитарном лейкозе или в жидкости десневой борозды; более того, PAI-2 на порядки величины является более медленным ингибитором, чем его аналог PAI-1 (на основе констант скорости второго порядка). [13] С другой стороны, детальная внутриклеточная роль PAI-2 еще окончательно не установлена.
PAI-2 активируется как во время беременности, так и во время иммунных реакций. Во время беременности PAI-2 особенно присутствует в децидуальной и амниотической жидкости , где он может защищать мембраны от пищеварения и способствовать ремоделированию тканей плода и матки. [14] PAI-2 помогает PAI-1 регулировать фибринолиз и может помочь предотвратить сверхэкспрессию PAI-1, которая увеличивает риск тромбоза. [14] [15] В течение беременности концентрация PAI-2 в плазме повышается с практически неопределяемого уровня до 250 нг/мл (в основном в гликозилированной форме). [13]
Среди иммунных клеток макрофаги являются основными производителями PAI-2, поскольку как В-клетки , так и Т-клетки не производят значительных количеств. [16] PAI-2 играет роль в воспалительных реакциях и инфекциях, потенциально подавляя Т-клетки, которые секретируют IgG2c и интерферон типа II . [16]
Из-за его положения на хромосоме 18, близкого к протоонкогену bcl-2 и нескольким другим серпинам, роль PAI-2 в апоптозе изучалась, но текущие данные остаются неубедительными. [13] [17] Недавнее исследование предполагает, что PAI-2 может быть прямой последующей мишенью и активатором p53 и может напрямую стабилизировать p21 ; кроме того, экспрессия PAI-2 увеличивается в стареющих фибробластах и может останавливать рост молодых фибропластов. [18]
Потенциальная роль при раке
Роль PAI-2 в росте и метастазировании рака сложна, поскольку PAI-2 может оказывать как стимулирующее, так и ингибирующее опухоль действие. Примечательно, что именно высокая экспрессия PAI-2 опухолевыми клетками, а не организмом-хозяином, влияет на рост рака. [19] Раковые клетки могут способствовать экспорту PAI-2 через микрочастицы . [19]
PAI-2 обеспечивает защиту раковых клеток от гибели клеток, вызванной плазмином, которая может оказывать летальное воздействие на опухоли. Эта защита особенно заметна при метастазах в головной мозг, которые имеют тенденцию экспрессировать высокие уровни PAI-2 и нейросерпина и рост которых может быть частично ингибирован нокаутом PAI-2. [20] Из-за высокой экспрессии PAI-2 в опухолевых клетках его использовали для отслеживания и изучения распространения ангиотропных клеток меланомы. [21]
Хотя экспрессия PAI-2 может способствовать метастазированию в головной мозг, в других случаях высокая экспрессия PAI-2 значительно снижает метастазирование в легкие и другие органы. [19] [22] Конкретное воздействие PAI-2 на метастазирование может зависеть от типа рака и его локализации в организме.
^ Ди Джусто Д.А., Сазерленд А.П., Янкова Л., Харроп С.Дж., Курми П.М., Кинг Г.К. (ноябрь 2005 г.). «Ингибитор активатора плазминогена-2 обладает высокой толерантностью к замене остатка P8 - значение для модели серпинового механизма и прогнозирования активности nsSNP». Журнал молекулярной биологии . 353 (5): 1069–80. дои : 10.1016/j.jmb.2005.09.008. ПМИД 16214170.
^ abc Лобов С., Вильчинска М., Бергстрём Ф., Йоханссон Л.Б., Нью-Т. (декабрь 2004 г.). «Структурные основы редокс-зависимого конформационного переключения серпина PAI-2». Журнал молекулярной биологии . 344 (5): 1359–68. дои : 10.1016/j.jmb.2004.10.010. ПМИД 15561148.
^ Йе Р.Д., Ахерн С.М., Ле Бо М.М., Лебо Р.В., Сэдлер Дж.Е. (апрель 1989 г.). «Структура гена ингибитора активатора плазминогена-2 человека. Ближайший гомолог куриного овальбумина млекопитающих». Журнал биологической химии . 264 (10): 5495–502. дои : 10.1016/S0021-9258(18)83572-4 . ПМИД 2494165.
^ аб Белин Д., Гузман Л.М., Бост С., Конакова М., Сильва Ф., Беквит Дж. (январь 2004 г.). «Функциональная активность эукариотических сигнальных последовательностей в Escherichia coli: семейство овальбуминовых ингибиторов сериновой протеазы». Журнал молекулярной биологии . 335 (2): 437–53. дои : 10.1016/j.jmb.2003.10.076. ПМИД 14672654.
^ ab Wilczynska M, Lobov S, Ohlsson PI, Ny T (апрель 2003 г.). «Окислительно-чувствительная петля регулирует полимеризацию ингибитора активатора плазминогена типа 2 (PAI-2)». Журнал ЭМБО . 22 (8): 1753–61. дои : 10.1093/emboj/cdg178. ПМК 154470 . ПМИД 12682008.
^ Микус П., Нью-Т (апрель 1996 г.). «Внутриклеточная полимеризация серпинового ингибитора активатора плазминогена типа 2». Журнал биологической химии . 271 (17): 10048–53. дои : 10.1074/jbc.271.17.10048 . ПМИД 8626560.
^ abc Круитхоф EK, Бейкер М.С., Банн CL (декабрь 1995 г.). «Биологические и клинические аспекты ингибитора активатора плазминогена типа 2». Кровь . 86 (11): 4007–24. doi : 10.1182/blood.v86.11.4007.bloodjournal86114007 . ПМИД 7492756.
^ аб Астедт Б, Линдофф С, Лекандер I (1998). «Значение ингибитора активатора плазминогена плацентарного типа (PAI-2) при беременности». Семинары по тромбозам и гемостазу . 24 (5): 431–5. дои : 10.1055/с-2007-996035. PMID 9834009. S2CID 39347062.
^ Томпсон П.Н., Чо Э., Блюменсток Ф.А., Шах Д.М., Саба Т.М. (октябрь 1992 г.). «Отскок повышения фибронектина после повреждения тканей и ишемии: роль синтеза фибронектина». Американский журнал физиологии . 263 (4 Ч. 1): G437–45. doi :10.1152/ajpgi.1992.263.4.G437. ПМИД 1415704.
^ ab Шредер В.А., Ле ТТ, Майор Л., Стрит С., Гарднер Дж., Лэмбли Э., Марки К., Макдональд К.П., Фиш Р.Дж., Томас Р., Зурбье А. (март 2010 г.). «Физиологической функцией SerpinB2, связанной с воспалением, является регуляция адаптивного иммунитета». Журнал иммунологии . 184 (5): 2663–70. doi : 10.4049/jimmunol.0902187 . ПМИД 20130210.
^ Ли Дж.А., Кокран Б.Дж., Лобов С., Рэнсон М. (июнь 2011 г.). «Сорок лет спустя роль ингибитора активатора плазминогена типа 2/SERPINB2 все еще остается загадкой». Семинары по тромбозам и гемостазу . 37 (4): 395–407. дои : 10.1055/s-0031-1276589. PMID 21805446. S2CID 260316614.
^ Се Х.Х., Чен Ю.К., Джан-младший, Линь Дж.Дж. (октябрь 2017 г.). «Ингибитор сериновой протеазы serpinB2 связывает и стабилизирует p21 в стареющих клетках». Журнал клеточной науки . 130 (19): 3272–3281. дои : 10.1242/jcs.204974 . ПМИД 28794016.
^ abc Schroder WA, Major LD, Le TT, Gardner J, Sweet MJ, Janciauskiene S, Suhrbier A (июнь 2014 г.). «Экспрессируемый опухолевыми клетками SerpinB2 присутствует на микрочастицах и ингибирует метастазирование». Раковая медицина . 3 (3): 500–13. дои : 10.1002/cam4.229. ПМК 4101741 . ПМИД 24644264.
^ Валиенте М, Обенауф AC, Джин X, Чен Q, Чжан XH, Ли DJ, Чафт JE, Крис MG, Хус JT, Броги Э, Массаге Дж (февраль 2014 г.). «Серпины способствуют выживанию раковых клеток и взаимодействию сосудов при метастазах в головной мозг». Клетка . 156 (5): 1002–16. дои : 10.1016/j.cell.2014.01.040. ПМЦ 3988473 . ПМИД 24581498.
^ Бентолила Л.А., Пракаш Р., Михик-Пробст Д., Вадехра М., Кляйнман Х.К., Кармайкл Т.С., Пео Б., Барнхилл Р.Л., Лугасси С. (апрель 2016 г.). «Визуализация ангиотропизма / сосудистой ковариантности на мышиной модели меланомы головного мозга: последствия для прогрессирования меланомы по внесосудистым путям». Научные отчеты . 6 : 23834. Бибкод : 2016NatSR...623834B. дои : 10.1038/srep23834. ПМЦ 4822155 . ПМИД 27048955.
^ Мюллер Б.М., Ю.Б., Лауг В.Е. (январь 1995 г.). «Сверхэкспрессия ингибитора активатора плазминогена 2 в клетках меланомы человека ингибирует спонтанное метастазирование у мышей scid/scid». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 92 (1): 205–9. Бибкод : 1995ПНАС...92..205М. дои : 10.1073/pnas.92.1.205 . ПМК 42846 . ПМИД 7816818.
дальнейшее чтение
Расмуссен Х.Х., ван Дамм Дж., Пуйпе М., Гессер Б., Селис Дж.Э., Вандекеркхове Дж. (декабрь 1992 г.). «Микропоследовательности 145 белков, записанные в базе данных двумерных гелевых белков нормальных эпидермальных кератиноцитов человека». Электрофорез . 13 (12): 960–9. дои : 10.1002/elps.11501301199. PMID 1286667. S2CID 41855774.
Эллис В., Вун Т.С., Берендт Н., Рённе Э., Дано К. (июнь 1990 г.). «Ингибирование рецептор-связанной урокиназы ингибиторами активатора плазминогена». Журнал биологической химии . 265 (17): 9904–8. дои : 10.1016/S0021-9258(19)38757-5 . ПМИД 2161846.
Эстрайхер А., Мюльхаузер Дж., Карпентье Дж.Л., Орчи Л., Вассалли Дж.Д. (август 1990 г.). «Рецептор активатора плазминогена урокиназного типа поляризует экспрессию протеазы к переднему краю мигрирующих моноцитов и способствует деградации комплексов ингибиторов ферментов». Журнал клеточной биологии . 111 (2): 783–92. дои : 10.1083/jcb.111.2.783. ПМК 2116194 . ПМИД 2166055.
Самия Дж.А., Александр С.Дж., Хортон К.В., Аурон П.Е., Байерс М.Г., Шоус ТБ, Уэбб AC (январь 1990 г.). «Хромосомная организация и локализация гена ингибитора урокиназы человека: идеальная структурная консервативность с овальбумином». Геномика . 6 (1): 159–67. дои : 10.1016/0888-7543(90)90461-3. ПМИД 2303256.
Шварц Б.С., Монро МС, Брэдшоу Дж.Д. (июнь 1989 г.). «Вызванное эндотоксином производство ингибитора активатора плазминогена моноцитами человека является автономным и может ингибироваться липидом X». Кровь . 73 (8): 2188–95. дои : 10.1182/blood.V73.8.2188.2188 . ПМИД 2471561.
Йе Р.Д., Ахерн С.М., Ле Бо М.М., Лебо Р.В., Сэдлер Дж.Е. (апрель 1989 г.). «Структура гена ингибитора активатора плазминогена-2 человека. Ближайший гомолог куриного овальбумина млекопитающих». Журнал биологической химии . 264 (10): 5495–502. дои : 10.1016/S0021-9258(18)83572-4 . ПМИД 2494165.
Лауг В.Е., Эберсолд Р., Чон А., Райдаут В., Бергман Б.Л., Бейкер Дж. (июнь 1989 г.). «Выделение нескольких типов ингибиторов активатора плазминогена из гладкомышечных клеток сосудов». Тромбоз и гемостаз . 61 (3): 517–21. дои : 10.1055/s-0038-1646626. PMID 2799763. S2CID 2349338.
Круитхоф Э.К., двоюродный брат Э. (октябрь 1988 г.). «Ингибитор активатора плазминогена 2. Выделение и характеристика промоторной области гена». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 156 (1): 383–8. дои : 10.1016/S0006-291X(88)80852-0. ПМИД 2845977.
Йе Р.Д., Вун Т.С., Сэдлер Дж.Э. (март 1987 г.). «Клонирование и экспрессия кДНК в Escherichia coli ингибитора активатора плазминогена из плаценты человека». Журнал биологической химии . 262 (8): 3718–25. дои : 10.1016/S0021-9258(18)61414-0 . ПМИД 3029122.
Анталис ТМ, Кларк М.А., Барнс Т., Лербах П.Р., Девайн П.Л., Щевзов Г., Госс Н.Х., Стивенс Р.В., Толстошев П. (февраль 1988 г.). «Клонирование и экспрессия кДНК, кодирующей ингибитор активатора плазминогена, полученный из моноцитов человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 85 (4): 985–9. Бибкод : 1988PNAS...85..985A. дои : 10.1073/pnas.85.4.985 . ПМК 279685 . ПМИД 3257578.
Шлейнинг В.Д., Медкалф Р.Л., Хессион С., Ротенбюлер Р., Шоу А., Круитхоф Е.К. (декабрь 1987 г.). «Ингибитор активатора плазминогена 2: регуляция транскрипции генов во время дифференцировки, опосредованной эфиром форбола, клеток гистиоцитарной лимфомы человека U-937». Молекулярная и клеточная биология . 7 (12): 4564–7. дои : 10.1128/mcb.7.12.4564. ПМК 368144 . ПМИД 3325828.
Уэбб AC, Коллинз К.Л., Снайдер С.Е., Александр С.Дж., Розенвассер Л.Дж., Эдди Р.Л., Шоу ТБ, Аурон П.Е. (июль 1987 г.). «КДНК Arg-Serpin моноцита человека. Последовательность, хромосомное распределение и гомология с активатором-ингибитором плазминогена». Журнал экспериментальной медицины . 166 (1): 77–94. дои : 10.1084/jem.166.1.77. ПМК 2188630 . ПМИД 3496414.
Дикинсон Дж.Л., Бейтс Э.Дж., Ферранте А., Анталис ТМ (ноябрь 1995 г.). «Ингибитор активатора плазминогена типа 2 ингибирует апоптоз, индуцированный фактором некроза опухоли альфа. Доказательства альтернативной биологической функции». Журнал биологической химии . 270 (46): 27894–904. дои : 10.1074/jbc.270.46.27894 . ПМИД 7499264.
Микус П., Урано Т., Лильестрем П., Ню Т. (декабрь 1993 г.). «Ингибитор активатора плазминогена типа 2 (PAI-2) представляет собой спонтанно полимеризующийся СЕРПИН. Биохимическая характеристика рекомбинантных внутриклеточных и внеклеточных форм». Европейский журнал биохимии . 218 (3): 1071–82. doi :10.1111/j.1432-1033.1993.tb18467.x. ПМИД 7506655.
Дженсен П.Дж., Ву К., Яновиц П., Андо Ю., Шехтер Н.М. (март 1995 г.). «Ингибитор активатора плазминогена типа 2: продукт внутриклеточной дифференцировки кератиноцитов, встроенный в ороговевшую оболочку». Экспериментальные исследования клеток . 217 (1): 65–71. дои : 10.1006/excr.1995.1064 . ПМИД 7867722.
Акияма Х., Икеда К., Кондо Х., Като М., МакГир П.Л. (декабрь 1993 г.). «Микроглия экспрессирует ингибитор активатора плазминогена 2 типа в мозге контрольных субъектов и пациентов с болезнью Альцгеймера». Письма по неврологии . 164 (1–2): 233–5. дои : 10.1016/0304-3940(93)90899-V. PMID 8152607. S2CID 40620114.
Рагно П., Монтуори Н., Вассалли Дж.Д., Росси Дж. (июнь 1993 г.). «Процессинг комплекса урокиназы и ее ингибитора типа 2 на поверхности клетки. Возможный механизм регуляции урокиназной активности». Письма ФЭБС . 323 (3): 279–84. дои : 10.1016/0014-5793(93)81357-6 . PMID 8388810. S2CID 1822666.
Бартуски А.Дж., Камачи Ю., Шик С., Оверхаузер Дж., Сильверман Г.А. (август 1997 г.). «Цитоплазматическая антипротеиназа 2 (PI8) и бомапин (PI10) сопоставляются с кластером серпинов в районе 18q21.3». Геномика . 43 (3): 321–8. дои : 10.1006/geno.1997.4827. ПМИД 9268635.
Махони Д., Стрингер Б.В., Дикинсон Дж.Л., Анталис ТМ (сентябрь 1998 г.). «Участки гиперчувствительности к ДНКазе I в 5'-фланкирующей области гена ингибитора активатора плазминогена человека типа 2 (PAI-2) связаны с базальной и индуцированной фактором некроза опухоли транскрипцией в моноцитах». Европейский журнал биохимии . 256 (3): 550–9. дои : 10.1046/j.1432-1327.1998.2560550.x . ПМИД 9780231.
Нисида Ю., Хаяси Ю., Имаи Ю., Ито Х. (февраль 1998 г.). «Экспрессия и локализация рецептора активатора плазминогена урокиназного типа (uPAR) в плаценте человека». Журнал медицинских наук Кобе . 44 (1): 31–43. ПМИД 9846056.
Внешние ссылки
Онлайн-база данных MEROPS по пептидазам и их ингибиторам: I04.007 .
_of_plasminogen_activator_inhibitor-2._PyMol_rendering_of_PDB_2ARR.png/1280px-Reactive_center_loop_(RCL)_of_plasminogen_activator_inhibitor-2._PyMol_rendering_of_PDB_2ARR.png)