Beta-sekretaza pripada obitelji proteaza. Uključen je u stvaranje beta-amiloida, koji igra važnu ulogu u prijenosu informacija u mozak. Istodobno, beta-sekretaza i beta-amiloid igraju važnu ulogu u razvoju Alzheimerova bolest.
Što je beta-sekretaza?
Beta-sekretaza pripada skupini proteaza koje se razgrađuju proteini na određenim mjestima. Nalazi se u membrani endoplazmatskog retikuluma i Golgijevog aparata. Njegovo aktivno mjesto sadrži dva ostatka aspartata. Ovo je aktivno mjesto lokalizirano u van-membranskom području. Beta-sekretaza je također poznata i kao aspartat proteaza. U svom aktivnom obliku predstavlja dimer. Uz beta-sekretazu, postoje i alfa- i gama-sekretaza. Sve tri proteaze cijepaju protein APP (protein prethodnik amiloida). Beta i gama sekretaza proizvode beta amiloide. Točna funkcija APP-a još nije poznata. Međutim, čini se da amiloidi igraju važnu ulogu u prijenosu informacija. Međutim, ono što je poznatije je da beta-amiloidi igraju važnu ulogu u razvoju Alzheimerova bolest. Mogu se taložiti kao amiloidni plakovi u mozak.
Funkcija, učinci i uloge
Funkcija beta-sekretaze je razgraditi protein APP na beta-amiloide. Postoje dva beta-amiloida, koja se nazivaju amiloid-beta 40 i amiloid-beta 42. Nastaju uz pomoć dva enzimi beta-sekretaza i gama-sekretaza. Beta-amiloidi djeluju antimikrobno. Istodobno, oni sudjeluju u stvaranju mijelinskih ovojnica živčanih vlakana. Međutim, amiloidi su također neurotoksični. Oni tvore takozvane amiloidne plakove u mozak, koji može dovesti do Alzheimerova bolest. Međutim, ovi toksični plakovi nastaju tek kad se protein APP prvi put cijepa beta-sekretazom. Kada se cijepa alfa-sekretazom, voda-topljiv proteini nastaju koji ne tvore plakove. Međutim, određena količina beta-amiloida neophodna je za prijenos informacija na neurone. Znanstvena istraživanja čak su pokazala da beta-amiloidi igraju središnju ulogu u prijenosu informacija u mozgu. Međutim, mehanizam procesa još nije dobro shvaćen.
Formiranje, pojava, svojstva i optimalne razine
Beta-sekretaza prisutna je u svakoj tjelesnoj stanici kao transmembranska komponenta u endoplazmatskom retikulumu i Golgijevom aparatu. Stalno stvara beta-amiloide u normalnom metabolizmu cijepajući APP za antimikrobnu obranu. Tamo se ne događa taloženje beta-amiloida. Većina proteina APP strši iz stanice. Manji je dio unutar stanice. To je takozvana transmembranska molekula. Uz beta-sekretazu, alfa-sekretaza također cijepa protein APP u manje ne-amiloidne molekule, ali ovo su voda topljivi i nigdje se ne talože. Za razliku od beta-amiloida, proteini nastali od alfa-amiloida imaju neuroprotektivna svojstva. Oni štite mozak od neurotoksičnih plakova. Tijekom cijepanja proteina APP beta-sekretazom, a voda-topivi fragment se također prvo cijepa. Zatim se, kao drugi korak, zaostala molekula cijepa gama-sekretazom u beta-amiloid i unutarćelijsku domenu APP.
Bolesti i poremećaji
Uloga beta-sekretaze u razvoju Alzheimerova bolest je dobro poznato. Kada koncentracija beta-amiloida je povišen, mogu se taložiti kao amiloidni plakovi u mozgu. To dovodi do smrti neurona, a time i do atrofije mozga. Mehanizam nastanka senilnih plakova još nije u potpunosti razjašnjen. Beta-amiloidi imaju važne funkcije u organizmu. Oni posebno igraju središnju ulogu u obradi informacija. Međutim, kad njihov koncentracija postane previsoka, talože se kao plakovi između neurona. Postoje dva konkurentska puta cijepanja APP preteča. APP se razgrađuje ili alfa-sekretazom na komponente topive u vodi ili beta- i gama-sekretazom na beta-amiloide. Obje reakcije međusobno su u ravnoteži. Kad ovo uravnotežiti je pomaknut u korist drugog puta razgradnje, Alzheimerova bolest razvija se. Nekoliko mutacija otkriveno je kao uzrok. Međutim, nikakve mutacije koje utječu na beta-sekretazu nemaju ulogu. Između ostalog, genetski promijenjeni APP može postati povećani rizik za Alzheimerova bolest. Protein APP kodiran je s gen na kromosomu 21. Dakle, mutacija ovoga gen može dovesti na Alzheimerovu bolest. Downov sindrom također ima povećanu vjerojatnost za razvoj demencija na temelju senilnih plakova. Evo, koncentracija proteina APP je povećan jer je kromosom 21 prisutan tri puta. Sveukupno, uzrok bolesti još nije u potpunosti razjašnjen. Uz genetske čimbenike, upalni procesi u mozgu, infekcije prionima, dijabetes, povišen holesterol razine, trauma ili utjecaji iz okoline također se raspravljaju. Sugerira se, na primjer, da se povećao aluminijum koncentracije u hrani mogu uzrokovati Alzheimerovu bolest. U konačnici, međutim, preduvjet bolesti uvijek je stvaranje senilnih amiloidnih plakova iz beta-amiloida. Alzheimerovu bolest karakterizira progresivna demencija. Kognitivne performanse se smanjuju i svakodnevnim aktivnostima postaje sve teže upravljati. Zasad ljekovito liječenje bolesti nije moguće. Usporiti se može samo proces bolesti. Trenutno se ulažu napori na razvoju takozvanih inhibitora beta-sekretaze. Ovi su droge koji inhibiraju aktivnost beta-sekretaze kako bi zaustavili proces bolesti u Alzheimerovoj bolesti. Za sada na tržištu nema inhibitora beta-sekretaze. Odgovarajući razvoj lijekova još je u ranoj fazi. Prema tome, prema općim procjenama, lansiranje lijeka protiv Alzheimera očekuje se najranije do 2018. godine.
