Role of Proteases in the Pathophysiology of Neurodegenerative Diseases

محققانی که به دنبال مشکلاتی هستند که امید بیشتری به موفقیت دارند، اغلب از موضوعاتی که به نظر می رسد نزدیک شدن به آنها از نظر تجربی دشوار است، یا موضوعاتی که تفسیر نتایج تجربی برای آنها دشوار است، اجتناب می کنند. بخش تجزیه شدن گردش پروتئین در داخل بدن، به ویژه در بافت عصبی، در گذشته چنین موضوعی بود - اندازه گیری آن دشوار بود و کشف مکانیسم های درگیر آن دشوار بود. برای عواملی که بر متابولیسم پروتئین تأثیر می‌گذارند، تصور می‌شد که محتوای پروتئین، عملکرد و توزیع فقط توسط مکانیسم‌های مصنوعی کنترل می‌شود که می‌تواند ویژگی و پاسخ مورد نیاز به محرک‌ها را تأمین کند. نقش تجزیه تنها یک هضم متابولیک عمومی، حذف پلی پپتیدهای اضافی است. اکنون می دانیم که نقش تجزیه بسیار پیچیده تر است: عملکردهای متعددی دارد، با گردش مالی همراه است و می تواند بر ترکیب، عملکرد و سنتز پروتئین تأثیر بگذارد. تجزیه علاوه بر از بین بردن پروتئین های غیر طبیعی، عملکردهای تعدیلی زیادی دارد: آنزیم ها را فعال و غیرفعال می کند، عملکرد غشاء را تعدیل می کند، خواص کانال گیرنده را تغییر می دهد، رونویسی و چرخه سلولی را تحت تاثیر قرار می دهد، پپتیدهای فعال را تشکیل می دهد و موارد دیگر. هیدرولیز پیوندهای پپتیدی اغلب شامل مراحل متعدد، بسیاری از آنزیم ها و چرخه ها (مانند یوبیکوئیناسیون) است و اغلب به فعالیت کمپلکس های آنزیمی نیاز دارد. بنابراین فعال‌سازی، اصلاح و غیرفعال‌سازی آن‌ها می‌تواند نقش مهمی در عملکردهای بیولوژیکی ایفا کند، با خانواده‌های متعددی از پروتئازها. نقش خاص هر کدام باید روشن شود.

Researchers seeking problems that offer more hope of success often avoid subjects that seem to be difficult to approach experimentally, or subjects for which experimental results are difficult to interpret. The breakdown part of protein turnover in vivo, particularly in nervous tissue, was such a subject in the past – it was difficult to measure and difficult to explore the mechanisms involved. For factors that influence protein metabolism, it was thought that protein content, function, and distribution are controlled only by the synthetic mechanisms that can supply the needed specificity and response to stimuli. The role of breakdown was thought to be only a general metabolic digestion, elimination of excess polypeptides. We now know that the role of breakdown is much more complex: it has multiple functions, it is coupled to turnover, and it can affect protein composition, function, and synthesis. In addition to eliminating abnormal proteins, breakdown has many modulatory functions: it serves to activate and inactivate enzymes, modulate membrane function, alter receptor channel properties, affect transcription and cell cycle, form active peptides, and much more. The hydrolysis of peptide bonds often involves multiple steps, many enzymes, and cycles (such as ubiquination), and often requires the activity of enzyme complexes. Their activation, modification, and inactivation can thus play an important role in biological functions, with numerous families of proteases participating. The specific role of each remains to be elucidated.