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组织蛋白酶 D 通过多条链内蛋白水解作用引发胱天蛋白酶-8 的激活。

Cathepsin D primes caspase-8 activation by multiple intra-chain proteolysis.

机构信息

Institute of Pharmacology, University of Bern, CH-3010 Bern, Switzerland.

出版信息

J Biol Chem. 2012 Jun 15;287(25):21142-51. doi: 10.1074/jbc.M111.306399. Epub 2012 Apr 23.

Abstract

During the resolution of inflammatory responses, neutrophils rapidly undergo apoptosis. A direct and fast activation of caspase-8 by cathepsin D was shown to be crucial in the initial steps of neutrophil apoptosis. Nevertheless, the activation mechanism of caspase-8 remains unclear. Here, by using site-specific mutants of caspase-8, we show that both cathepsin D-mediated proteolysis and homodimerization of caspase-8 are necessary to generate an active caspase-8. At acidic pH, cathepsin D specifically cleaved caspase-8 but not the initiator caspase-9 or -10 and significantly increased caspase-8 activity in dimerizing conditions. These events were completely abolished by pepstatin A, a pharmacological inhibitor of cathepsin D. The cathepsin D intra-chain proteolysis greatly stabilized the active site of caspase-8. Moreover, the main caspase-8 fragment generated by cathepsin D cleavage could be affinity-labeled with the active site probe biotin-VAD-fluoromethyl ketone, suggesting that this fragment is enzymatically active. Importantly, in an in vitro cell-free assay, the addition of recombinant human caspase-8 protein, pre-cleaved by cathepsin D, was followed by caspase-3 activation. Our data therefore indicate that cathepsin D is able to initiate the caspase cascade by direct activation of caspase-8. As cathepsin D is ubiquitously expressed, this may represent a general mechanism to induce apoptosis in a variety of immune and nonimmune cells.

摘要

在炎症反应的解决过程中,中性粒细胞迅速发生细胞凋亡。现已表明,组织蛋白酶 D 对胱天蛋白酶-8 的直接快速激活在中性粒细胞凋亡的初始步骤中至关重要。然而,胱天蛋白酶-8 的激活机制仍不清楚。在这里,我们使用胱天蛋白酶-8 的位点特异性突变体,表明组织蛋白酶 D 介导的蛋白水解和胱天蛋白酶-8 的同源二聚化对于产生活性胱天蛋白酶-8 都是必需的。在酸性 pH 值下,组织蛋白酶 D 特异性切割胱天蛋白酶-8,但不切割起始胱天蛋白酶-9 或 -10,并在二聚化条件下显著增加胱天蛋白酶-8 的活性。这些事件完全被组织蛋白酶 D 的药理学抑制剂胃蛋白酶抑制剂 A 所消除。组织蛋白酶 D 内链蛋白水解极大地稳定了胱天蛋白酶-8 的活性位点。此外,组织蛋白酶 D 切割产生的主要胱天蛋白酶-8 片段可以与活性位点探针生物素-VAD-氟甲基酮进行亲和标记,表明该片段具有酶活性。重要的是,在体外无细胞测定中,添加预先被组织蛋白酶 D 切割的重组人胱天蛋白酶-8 蛋白后,胱天蛋白酶-3 被激活。因此,我们的数据表明组织蛋白酶 D 能够通过直接激活胱天蛋白酶-8 来启动胱天蛋白酶级联反应。由于组织蛋白酶 D 广泛表达,这可能代表了在各种免疫和非免疫细胞中诱导细胞凋亡的一种普遍机制。

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