Beta sekretaza

The Beta sekretaza spada v družino proteaz. Sodeluje pri nastajanju beta amiloida, ki prevzema pomembne naloge pri prenosu informacij v možgane. Hkrati imata beta sekretaza in beta amiloid pomembno vlogo pri razvoju Alzheimerjeve bolezni.

Kaj je Beta Secretase?

Beta sekretaza spada v skupino proteaz, ki na določenih točkah cepijo beljakovine. Nahaja se v membrani endoplazemskega retikuluma in Golgijevega aparata. Njihovo aktivno središče vsebuje dva ostanka aspartata.

To aktivno središče se nahaja na območju dodatne membrane. Beta sekretaza je znana tudi kot aspartatska proteaza. V aktivni obliki je dimer, poleg beta-sekretaze obstajata tudi alfa in gama sekretaze. Vse tri proteaze razgrajujejo protein APP (predhodnik amiloidnega proteina). Beta-amiloidi nastajajo med beta in gama sekretazo. Natančna funkcija APP še ni znana. Vendar se zdi, da amiloidi igrajo pomembno vlogo pri prenosu informacij. Bolj znano pa je, da imajo beta amiloidi pomembno vlogo pri razvoju Alzheimerjeve bolezni. V možganih se lahko odložijo kot amiloidni plaki.

Funkcija, učinek in naloge

Funkcija beta sekretaze je razgraditev beljakovin APP na beta amiloide. Obstajata dva beta-amiloida, znana kot amiloid-beta 40 in amiloid-beta 42. Ustvarjajo jih s pomočjo dveh encimov beta-sekretaze in gama-sekretaze. Beta amiloidi imajo protimikrobni učinek.

Hkrati sodelujejo pri gradnji mielinskih ovojnic živčnih vlaken. Vendar so amiloidi tudi nevrotoksični. V možganih tvorijo tako imenovane amiloidne plošče, ki lahko privedejo do Alzheimerjeve bolezni. Ti strupeni plaki nastanejo šele, ko se beljakovinski APP najprej cepi z beta sekretazo. Ko jih delimo z alfa sekretazo, nastajajo v vodi topni proteini, ki ne tvorijo plakov. Določena količina beta-amiloidov pa je potrebna za prenos informacij na nevrone. Znanstvene raziskave so celo pokazale, da imajo beta amiloidi osrednjo vlogo pri prenosu informacij v možgane. Mehanizem procesov še ni dovolj znan.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Beta sekretaza je v vsaki telesni celici kot transmembranska komponenta v endoplazemskem retikulu in Golgijevem aparatu. V normalnem metabolizmu nenehno proizvaja beta amiloide s cepljenjem APP za protimikrobno obrambo. Beta-amiloidi se tam ne odlagajo. Večina beljakovin APP štrli iz celice. Manjši del je v celici. To je tako imenovana transmembranska molekula.

Poleg beta-sekretaze, alfa-sekretaza razdeli tudi beljakovinski APP na manjše, ne-amiloidne molekule, ki pa so topne v vodi in se ne odlagajo nikamor. V nasprotju z beta amiloidi imajo proteini, ki jih tvorijo alfa amiloidi, nevroprotektivne lastnosti. Ščitijo možgane pred nevrotoksičnimi plaki. Ko se protein APP cepi z beta sekretazo, najprej odcepimo tudi vodotopni del. Nato se kot drugi korak preostala molekula razdeli z gama sekretazo v beta amiloid in v medcelično domeno APP.

Bolezni in motnje

Vloga beta-sekretaze v povezavi z razvojem Alzheimerjeve bolezni je dobro znana. Ko se koncentracija beta amiloidov poveča, jih lahko odložimo kot amiloidne plošče v možganih. To vodi v smrt nevronov in s tem do atrofije možganov.

Mehanizem, s katerim se razvijejo senilni plaki, še ni popolnoma razjasnjen. Beta-amiloidi imajo pomembne funkcije v organizmu. Zlasti igrajo osrednjo vlogo pri obdelavi informacij. Ko pa njihova koncentracija postane previsoka, se med nevroni odlagajo kot plaki. Obstajata dve konkurenčni poti cepitve predhodnika APP. APP se razgradi na vodotopne sestavine z alfa sekretazo ali na beta amiloide z beta in gama sekretazo. Obe reakciji sta med seboj v ravnovesju. Če to ravnovesje premaknemo v prid drugi poti zloma, se razvije Alzheimerjeva bolezen.

Odkrili so več mutacij kot vzrok. Vendar mutacije, ki vplivajo na beta-sekretazo, ne igrajo vloge. Med drugim lahko gensko spremenjena APP poveča tveganje za nastanek Alzheimerjeve bolezni. Protein APP kodira gen na kromosomu 21. Mutacija tega gena lahko privede do Alzheimerjeve bolezni. Downov sindrom ima tudi povečano verjetnost za razvoj demence, ki temelji na senilnih plakih. Koncentracija proteina APP se poveča tukaj, ker je kromosom 21 prisoten trikrat. V splošnem vzrok bolezni še ni popolnoma razjasnjen. Poleg genetskih dejavnikov obravnavajo tudi vnetne procese v možganih, okužbe s prioni, sladkorno bolezen, visoko raven holesterola, travme in vplive iz okolja.

Domnevajo, da lahko povečana koncentracija aluminija v hrani povzroči Alzheimerjevo bolezen. Navsezadnje je pogoj za bolezen vedno tvorba senilnih amiloidnih oblog iz beta amiloidov. Za Alzheimerjevo bolezen je značilno povečanje demence. Kognitivna uspešnost se zmanjšuje in vsakdanje dejavnosti je vedno težje obvladati.

Kurativno zdravljenje bolezni še ni mogoče. Upočasniti je mogoče le bolezenski proces. Trenutno si prizadevajo za razvoj tako imenovanih zaviralcev beta-sekretaze. Gre za zdravila, ki naj bi zavirala delovanje beta sekretaze, da bi ustavili bolezenski proces pri Alzheimerjevi bolezni. Zaenkrat na trgu ni zaviralcev beta-sekretaze. Ustrezni razvoj zdravil je še v zgodnji fazi. Po splošnih ocenah naj bi uvedbo zdravila proti Alzheimerjevi bolezni od leta 2018 pričakovali čim prej.