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La beta-secretasa 1 , también conocida como enzima de escisión de proteínas precursoras de amiloide de sitio beta 1 , enzima de escisión de APP de sitio beta 1 ( BACE1 ), proteasa aspártica 2 asociada a la membrana , memapsina-2 , aspartil proteasa 2 y ASP2 , es una enzima que en humanos está codificado por el gen BACE1 . [5] La expresión de BACE1 se observa principalmente en neuronas .

BACE1 es una proteasa de ácido aspártico importante en la formación de vainas de mielina en las células nerviosas periféricas: en ratones, la expresión de BACE1 es alta en las etapas posnatales, cuando se produce la mielinización . [6] La proteína transmembrana contiene dos residuos de aspartato de sitio activo en su dominio proteico extracelular y puede funcionar como un dímero , su cola citoplasmática es necesaria para la maduración correcta y un tráfico intracelular eficiente, pero no afecta la actividad. Se produce como una proenzima , la eliminación endoproteolítica se produce después de que BACE abandona el retículo endoplásmico., en el aparato de Golgi . Además, el propéptido recibe azúcares adicionales para aumentar la masa molecular. [7] y la cola se volvió palmitoilada .

La expresión de BACE1 está influenciada por el estado inflamatorio: durante la EA las citocinas reducen el PPAR1 ( un inhibidor del ARNm de BACE1).

Papel en la enfermedad de Alzheimer [ editar ]

Procesamiento de la proteína precursora amiloide

BACE1 es la principal beta secretasa para la generación de péptidos beta amiloides en las neuronas. [8]

La generación de péptidos β de amiloide de 40 o 42 aminoácidos de largo que se agregan en el cerebro de los pacientes con Alzheimer requiere dos escisiones secuenciales de la proteína precursora amiloide (APP). La escisión extracelular de APP por BACE1 crea un fragmento extracelular soluble y un fragmento unido a la membrana celular denominado C99. La escisión de C99 dentro de su dominio transmembrana por la γ-secretasa libera el dominio intracelular de APP y produce amiloide-β. Dado que la gamma-secretasa escinde la APP más cerca de la membrana celular que BACE1, elimina un fragmento del péptido β-amiloide. La escisión inicial de APP por α-secretasa en lugar de BACE1 evita la generación eventual de amiloide-β, formando P3 , esto demuestra que BACE1 y Alpha secretasa compiten por el procesamiento de APP.

A diferencia de la APP y las proteínas de presenilina importantes en la γ-secretasa, ninguna mutación conocida en el gen que codifica BACE1 causa la enfermedad de Alzheimer familiar de inicio temprano , que es una forma rara del trastorno. Sin embargo, se ha demostrado que los niveles de esta enzima están elevados en el Alzheimer esporádico de aparición tardía, mucho más común. BACE2 es un homólogo cercano de BACE1 sin escisión de APP reportada in vivo .

Se desconoce el propósito fisiológico de la escisión por BACE de APP y otras proteínas transmembrana: algunos estudios observaron que BACE1 está involucrado en la mielinización (se coexpresa con neuregulina 1 tipo III). De manera análoga al procesamiento de APP, la subunidad beta de VGSC es un sustrato para BACE1. [9]

Sin embargo, una mutación de un solo residuo en APP reduce la capacidad de BACE1 para escindirlo para producir beta amiloide y reduce el riesgo de enfermedad de Alzheimer y otros deterioros cognitivos. [10] [11]

Inhibidores de BACE [ editar ]

Los medicamentos para bloquear esta enzima (inhibidores de BACE) en teoría evitarían la acumulación de beta-amiloide y (según la hipótesis del amiloide ) pueden ayudar a retrasar o detener la enfermedad de Alzheimer. [12]

Para la enfermedad de Alzheimer [ editar ]

Varias empresas se encuentran en las primeras etapas de desarrollo y prueba de esta posible clase de tratamiento. [13] [14] En marzo de 2008, se informaron los resultados de la fase I para el candidato CTS-21166 de CoMentis Inc. [15]

En abril de 2012, Merck & Co. , Inc informó los resultados de la fase I de su candidato verubecestat (MK-8931). [16] Merck inició un ensayo de fase II / III de MK-8931 en diciembre de 2012, que se estima que se completará en julio de 2019. [17] En febrero de 2017, Merck detuvo su ensayo de etapa tardía de verubecestat para la enfermedad de Alzheimer leve a moderada después de Según un panel independiente de expertos, se informó que "prácticamente no tenía posibilidades" de funcionar. Esto se produjo solo tres meses después de que Eli Lilly & Co. anunciara su propio revés con solanezumab . Los resultados del ensayo de Merck de verubecestat en pacientes con Alzheimer en etapa temprana aún se esperan en febrero de 2019.

En septiembre de 2014, AstraZeneca y Eli Lilly and Company anunciaron un acuerdo para desarrollar conjuntamente lanabecestat (AZD3293). [18] Un ensayo clínico fundamental de fase II / III de lanabecestat comenzó a finales de 2014, [19] pero se detuvo en 2018 antes de su conclusión prevista debido a los malos resultados. [20]

Otro inhibidor de BACE1 que ha alcanzado los ensayos de fase II es el inhibidor de Eli Lilly LY2886721. Los datos del ensayo de fase I se presentaron por primera vez en la conferencia internacional de la Alzheimer's Association en 2012. La dosificación diaria durante 2 semanas redujo la actividad de BACE1 en un 50-75% y la Aβ42 en LCR en un 72% (Willis et al., 2012; Bowman Rogers y Strobel , 2013). Recientemente, Lilly informó que el ensayo de fase II de LY2886721 terminó debido a anomalías hepáticas que se encontraron en 4 de 45 pacientes (Rogers, 2013). Sin embargo, esta toxicidad no tiene que estar relacionada con el mecanismo de trabajo del inhibidor, pero puede representar efectos fuera del objetivo, ya que los hígados de los ratones knockout BACE1 son normales.

Efectos secundarios potenciales [ editar ]

Las pruebas en ratones han indicado que las proteasas BACE, específicamente BACE1, son necesarias para el correcto funcionamiento de los husos musculares . [21] Estos resultados plantean la posibilidad de que los fármacos inhibidores de BACE que se están investigando actualmente para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer puedan tener efectos secundarios significativos relacionados con la coordinación motora deteriorada, [22] aunque los ratones knockout para BACE1 están sanos. [23]

Relación con la plasmepsina [ editar ]

BACE1 está lejanamente relacionado con la plasmepsina , la proteasa patógena del ácido aspártico , que es un objetivo potencial para futuros fármacos contra la malaria. [24]

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b c GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000186318 - Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000032086 - Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia humana de PubMed:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed del ratón:" . Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ Vassar R, Bennett BD, Babu-Khan S, Kahn S, Mendiaz EA, Denis P, Teplow DB, Ross S, Amarante P, Loeloff R, Luo Y, Fisher S, Fuller J, Edenson S, Lile J, Jarosinski MA , Biere AL, Curran E, Burgess T, Louis JC, Collins F, Treanor J, Rogers G, Citron M (octubre de 1999). "Escisión de beta-secretasa de la proteína precursora amiloide de Alzheimer por la proteasa aspártica transmembrana BACE" . Ciencia . 286 (5440): 735–41. doi : 10.1126 / science.286.5440.735 . PMID 10531052 . 
  6. ^ Willem M, Garratt AN, Novak B, Citron M, Kaufmann S, Rittger A, DeStrooper B, Saftig P, Birchmeier C, Haass C (octubre de 2006). "Control de la mielinización del nervio periférico por la beta-secretasa BACE1". Ciencia . 314 (5799): 664–6. Código bibliográfico : 2006Sci ... 314..664W . doi : 10.1126 / science.1132341 . PMID 16990514 . S2CID 8432207 . Resumen de Lay - The Scientist .  
  7. ^ Capell, Anja; Steiner, Harald; Willem, Michael; Kaiser, Hartmut; Meyer, Carmen; Walter, Jochen; Lammich, Sven; Multhaup, Gerd; Haass, Christian (6 de octubre de 2000). "Maduración y escisión propéptido de la β-secretasa" . Revista de Química Biológica . 275 (40): 30849–30854. doi : 10.1074 / jbc.M003202200 . ISSN 0021-9258 . PMID 10801872 .  
  8. ^ Cai, Huaibin; Wang, Yanshu; McCarthy, Diane; Wen, Hongjin; Borchelt, David R .; Price, Donald L .; Wong, Philip C. (marzo de 2001). "BACE1 es la principal β-secretasa para la generación de péptidos Aβ por neuronas". Neurociencia de la naturaleza . 4 (3): 233–234. doi : 10.1038 / 85064 . ISSN 1546-1726 . PMID 11224536 . S2CID 11973104 .   
  9. ^ Kim, Doo Yeon; Carey, Bryce W .; Wang, Haibin; Ingano, Laura AM; Binshtok, Alexander M .; Wertz, Mary H .; Pettingell, Warren H .; Él, Ping; Lee, Virginia M.-Y .; Woolf, Clifford J .; Kovacs, Dora M. (julio de 2007). "BACE1 regula los canales de sodio dependientes de voltaje y la actividad neuronal" . Biología celular de la naturaleza . 9 (7): 755–764. doi : 10.1038 / ncb1602 . ISSN 1465-7392 . PMC 2747787 . PMID 17576410 .   
  10. ^ "El gen que lucha contra el Alzheimer puede inspirar tratamientos" . Julio de 2012.
  11. ^ Jonsson T, Atwal JK, Steinberg S, Snaedal J, Jonsson PV, Bjornsson S, Stefansson H, Sulem P, Gudbjartsson D, Maloney J, Hoyte K, Gustafson A, Liu Y, Lu Y, Bhangale T, Graham RR, Huttenlocher J, Bjornsdottir G, Andreassen OA, Jönsson EG, Palotie A, Behrens TW, Magnusson OT, Kong A, Thorsteinsdottir U, Watts RJ, Stefansson K (agosto de 2012). "Una mutación en APP protege contra la enfermedad de Alzheimer y el deterioro cognitivo relacionado con la edad". Naturaleza . 488 (7409): 96–9. Código bibliográfico : 2012Natur.488 ... 96J . doi : 10.1038 / nature11283 . PMID 22801501 . S2CID 4333449 .  
  12. ^ Pradeepkiran, JA; Reddy, AP; Yin, X; Manczak, M; Reddy, PH (2020). "Efectos protectores de moléculas de ligando inhibidor de BACE1 contra toxicidades sinápticas y mitocondriales inducidas por beta amiloide en la enfermedad de Alzheimer" . Genética molecular humana . 29 (1): 49–69. doi : 10.1093 / hmg / ddz227 . PMC 7001603 . PMID 31595293 .  
  13. ^ Walker LC, Rosen RF (julio de 2006). "Terapéutica de Alzheimer: ¿qué pasa después de los inhibidores de la colinesterasa?" . Edad y envejecimiento . 35 (4): 332–5. doi : 10.1093 / envejecimiento / afl009 . PMID 16644763 . 
  14. ^ Baxter EW, Conway KA, Kennis L, Bischoff F, Mercken MH, Winter HL, Reynolds CH, Tounge BA, Luo C, Scott MK, Huang Y, Braeken M, Pieters SM, Berthelot DJ, Masure S, Bruinzeel WD, Jordan AD, Parker MH, Boyd RE, Qu J, Alexander RS, Brenneman DE, Reitz AB (septiembre de 2007). "2-amino-3,4-dihidroquinazolinas como inhibidores de BACE-1 (enzima de escisión de APP del sitio beta): uso de diseño basado en estructura para convertir un golpe micromolar en un plomo nanomolar". Revista de Química Medicinal . 50 (18): 4261–4. doi : 10.1021 / jm0705408 . PMID 17685503 . 
  15. ^ "Debut del inhibidor de CoMentis BACE" . Abril de 2008.
  16. ^ "Merck presenta los resultados de un ensayo clínico de fase I que evalúa el inhibidor de BACE en investigación MK-8931 en la Academia Americana de Neurología" . Abril de 2012. Archivado desde el original el 28 de julio de 2012 .
  17. ^ "Merck inicia el estudio de fase II / III del inhibidor de BACE en investigación, MK-8931, para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer" . Diciembre 2012.
  18. ^ "AstraZeneca y Lilly anuncian alianza para desarrollar y comercializar el inhibidor AZD3293 de BACE para la enfermedad de Alzheimer" . 16 de septiembre de 2014 . Consultado el 8 de octubre de 2014 .
  19. ^ "AstraZeneca y Lilly mueven el fármaco de Alzheimer a una gran prueba" . Reuters . Diciembre de 2014.
  20. ^ "Actualización sobre ensayos clínicos de fase III de lanabecestat" . 12 de junio de 2018 . Consultado el 20 de junio de 2018 .
  21. ^ Cheret, Cecil; Michael Willem; Florence R Fricker; Hagen Wende (junio de 2013). "Bace1 y Neuregulin-1 cooperan para controlar la formación y el mantenimiento de los husos musculares" . Revista EMBO . 32 (14): 2015–28. doi : 10.1038 / emboj.2013.146 . PMC 3715864 . PMID 23792428 .  
  22. ^ Pettersson, AF; Olsson, E .; Wahlund, L.-O. (2005). "Función motora en sujetos con deterioro cognitivo leve y enfermedad de Alzheimer temprana". Demencia y trastornos cognitivos geriátricos . 19 (5-6): 299-304. doi : 10.1159 / 000084555 . ISSN 1420-8008 . PMID 15785030 . S2CID 36382718 .   
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Lectura adicional [ editar ]

  • Hong L, He X, Huang X, Chang W, Tang J (2005). "Características estructurales de la memapsina 2 humana (beta-secretasa) y sus implicaciones biológicas y patológicas". Acta Biochimica et Biophysica Sinica . 36 (12): 787–92. doi : 10.1093 / abbs / 36.12.787 . PMID  15592644 .
  • Johnston JA, Liu WW, Todd SA, Coulson DT, Murphy S, Irvine GB, Passmore AP (2006). "Expresión y actividad de la enzima de escisión de la proteína precursora de amiloide del sitio beta en la enfermedad de Alzheimer". Transacciones de la sociedad bioquímica . 33 (Pt 5): 1096–100. doi : 10.1042 / BST20051096 . PMID  16246054 . S2CID  44248549 .
  • Domínguez DI, Hartmann D, De Strooper B (2006). "BACE1 y presenilina: dos aspartil proteasas inusuales implicadas en la enfermedad de Alzheimer" . Enfermedades neurodegenerativas . 1 (4–5): 168–74. doi : 10.1159 / 000080982 . PMID  16908986 .
  • Zacchetti D, Chieregatti E, Bettegazzi B, Mihailovich M, Sousa VL, Grohovaz F, Meldolesi J (2007). "Expresión y actividad de BACE1: relevancia en la enfermedad de Alzheimer". Enfermedades neurodegenerativas . 4 (2-3): 117-26. doi : 10.1159 / 000101836 . PMID  17596706 . S2CID  32898359 .

Enlaces externos [ editar ]

  • La base de datos en línea MEROPS para peptidasas y sus inhibidores: A01.004
  • beta-secretasa: molécula del mes , por David Goodsell, RCSB Protein Data Bank
  • Ubicación del genoma humano BACE1 y página de detalles del gen BACE1 en UCSC Genome Browser .
  • Descripción general de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P56817 (Beta-secretasa 1 humana) en el PDBe-KB .