9 resultados para Matriptase


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Loss of either hepatocyte growth factor activator inhibitor (HAI)-1 or -2 is associated with embryonic lethality in mice, which can be rescued by the simultaneous inactivation of the membrane-anchored serine protease, matriptase, thereby demonstrating that a matriptase-dependent proteolytic pathway is a critical developmental target for both protease inhibitors. Here, we performed a genetic epistasis analysis to identify additional components of this pathway by generating mice with combined deficiency in either HAI-1 or HAI-2, along with genes encoding developmentally co-expressed candidate matriptase targets, and screening for the rescue of embryonic development. Hypomorphic mutations in Prss8, encoding the GPI-anchored serine protease, prostasin (CAP1, PRSS8), restored placentation and normal development of HAI-1-deficient embryos and prevented early embryonic lethality, mid-gestation lethality due to placental labyrinth failure, and neural tube defects in HAI-2-deficient embryos. Inactivation of genes encoding c-Met, protease-activated receptor-2 (PAR-2), or the epithelial sodium channel (ENaC) alpha subunit all failed to rescue embryonic lethality, suggesting that deregulated matriptase-prostasin activity causes developmental failure independent of aberrant c-Met and PAR-2 signaling or impaired epithelial sodium transport. Furthermore, phenotypic analysis of PAR-1 and matriptase double-deficient embryos suggests that the protease may not be critical for focal proteolytic activation of PAR-2 during neural tube closure. Paradoxically, although matriptase auto-activates and is a well-established upstream epidermal activator of prostasin, biochemical analysis of matriptase- and prostasin-deficient placental tissues revealed a requirement of prostasin for conversion of the matriptase zymogen to active matriptase, whereas prostasin zymogen activation was matriptase-independent.

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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

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Résumé: Chaque année, les épidémies saisonnières d’influenza causent de 3 à 5 millions de cas sévères de maladie, entraînant entre 250 000 et 500 000 décès mondialement. Seulement deux classes d’antiviraux sont actuellement commercialisées pour traiter cette infection respiratoire : les inhibiteurs de la neuraminidase, tels que l’oseltamivir (Tamiflu) et les inhibiteurs du canal ionique M2 (adamantanes). Toutefois, leur utilisation est limitée par l’apparition rapide de résistance virale. Il est donc d’un grand intérêt de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour le traitement de l’influenza. Le virus influenza dépend de l’activation de sa protéine de surface hémagglutinine (HA) pour être infectieux. L’activation a lieu par clivage protéolytique au sein d’une séquence d’acides aminés conservée. Ce clivage doit être effectué par une enzyme de l’hôte, étant donné que le génome du virus ne code pour aucune protéase. Pour les virus infectant l’humain, plusieurs études ont montré le potentiel de protéases à sérine transmembranaires de type II (TTSP) à promouvoir la réplication virale : TMPRSS2, TMPRSS4, HAT, MSPL, Desc1 et matriptase, identifiée récemment par notre équipe (Beaulieu, Gravel et al., 2013), activent l’HA des virus influenza A (principalement H1N1 et H3N2). Toutefois, il existe peu d’information sur le clivage de l’HA des virus influenza B, et seulement TMPRSS2 et HAT ont été identifiées comme étant capables d’activer ce type de virus. Les travaux de ce projet de maîtrise visaient à identifier d’autres TTSP pouvant activer l’HA de l’influenza B. L’efficacité de clivage par la matriptase, hepsine, HAT et Desc1 a été étudiée et comparée entre ces TTSP. Ces quatre protéases s’avèrent capables de cliver l’HA de l’influenza B in vitro. Cependant, seul le clivage par matriptase, hepsine et HAT promeut la réplication virale. De plus, ces TTSP peuvent aussi supporter la réplication de virus influenza A. Ainsi, l’utilisation d’un inhibiteur de TTSP, développé en collaboration avec notre laboratoire, permet de bloquer significativement la réplication virale dans les cellules épithéliales bronchiques humaines Calu-3. Cet inhibiteur se lie de façon covalente et lentement réversible au site actif de la TTSP par un mécanisme slow tight-binding. Puisque cet inhibiteur cible une composante de la cellule hôte, et non une protéine virale, il n’entraîne pas le développement de résistance après 15 passages des virus en présence de l’inhibiteur dans les cellules Calu-3. L’inhibition des TTSP activatrices d’HA dans le système respiratoire humain représente donc une nouvelle stratégie thérapeutique pouvant mener au développement d’antiviraux efficaces contre l’influenza.

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The highly amiloride-sensitive epithelial sodium channel ENaC is well known to be involved in controlling whole body sodium homeostasis and lung liquid clearance. ENaC expression has also been detected in the skin of amphibians and mammals. Mice lacking ENaC expression lose rapidly weight associated with an epidermal barrier defect that develops following birth. This dehydration is accompanied with a highly abnormal lipid matrix composition and an impaired skin surface acidification. This strongly suggests a role of ENaC in the maturation of barrier function rather than in the prenatal generation of the barrier, and may be as such an important modulator for skin hydration. In parallel, gene targeting experiments of regulators of ENaC activity, membrane serine proteases, also termed channel activating proteases, like CAP1/Prss8 and matriptase/MT-SP1 by themselves have been shown to be crucial for the epidermal barrier function. In our review, we mainly focus on the role of ENaC and its regulators in the skin and discuss their importance in the epidermal permeability barrier function.

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Sunflower trypsin inhibitor-1 (SFI-1), a natural 14-residue cyclic peptide, and some of its synthetic acyclic variants are potent protease inhibitors displaying peculiar inhibitory profiles. Here we describe the synthesis and use of affinity sorbents prepared by coupling SFTI-1 analogues to agarose resin. Chymotrypsinand trypsin-like proteases could then be selectively isolated from pancreatin; similarly, other proteases were obtained from distinct biological sources. The binding capacity of [Lys5]-SFTI-1-agarose for trypsin was estimated at over 10 mg/mL of packed gel. SFTI-1-based resins could find application either to improve the performance of current purification protocols or as novel protease-discovery tools in different areas of biological investigation. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

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Matriptase-2 (Tmprss6), a type II transmembrane serine protease, has an essential role in iron homoeostasis as a hepcidin regulator. Recently, patients with TMPRSS6 mutations and suffering from iron-refractory iron deficiency anaemia (IRIDA) have been reported. We describe two new cases of IRIDA, one patient of Swiss origin and the second of Italian origin. The first case results from a large deletion of 1054 nucleotides corresponding to an in frame deletion of 30 amino acid residues in the low-density lipoprotein receptor-1/-2 (LDLR-1/-2) domains and from a missense mutation in CUB1 (S304L). In the second case, a homozygous G-->C mutation in the last nucleotide of exon 15 and which modified the consensus sequence of the 5' splice donor site of intron 15 (AGgt-->ACgt) was identified. Both patients had a high hepcidin level and low serum iron and transferrin saturation compared to age-matched controls. Continuous perfusion of i.v. iron 4 h/d x 5 d in the first case resulted in a significant rise in haemoglobin. These new cases of IRIDA illustrate the importance of LDLR-1/-2 and CUB1 domains in matriptase-2 function as well as the role of matriptase-2 in hepcidin regulation. Furthermore a deletional form of TMPRSS6 (in LDLR-1/-2 domains) resulting in IRIDA is described for the first time. These cases reinforce the belief that patients suffering from IRIDA have no specific geographical or ethnic distribution and are sporadic secondary to different mutations of the matriptase-2 gene.

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A homeostase do ferro requer um rigoroso processo de regulação, uma vez que este é um elemento essencial para alguns dos mecanismos celulares básicos mas, quando se encontra em excesso, origina profundos danos celulares e falha de órgãos. Dado que o organismo humano não possui um mecanismo ativo de excreção de ferro, é essencial que a sua homeostase seja estabelecida através de uma estreita comunicação entre os locais de absorção, utilização e armazenamento. Esta interligação é conseguida, essencialmente, através da ação de uma hormona circulante, a hepcidina. A hepcidina é sintetizada ao nível dos hepatócitos do fígado, sendo a sua expressão aumentada pelos níveis de ferro e inflamação e suprimida pela eritropoiese e hipoxia. A hepcidina regula negativamente a absorção duodenal do ferro proveniente da alimentação, a libertação pelos macrófagos do ferro resultante da fagocitose dos glóbulos vermelhos senescentes, assim como a libertação do ferro armazenado nos hepatócitos. A hemocromatose hereditátria (HH) do tipo 1 é uma doença de transmissão autossómica recessiva associada a mutações no gene HFE (p.Cys282Tyr e p.His63Asp). É a patologia humana mais comum de sobrecarga primária em ferro, apresenta penetrância incompleta, e é um dos distúrbios genéticos mais frequentes em caucasianos de ascendência Norte-Europeia. Na hemocromatose, apesar de haver um excesso de ferro no organismo, este facto não é refletido no nível de expressão da hormona hepcidina (cujos níveis deveriam aumentar). Pelo contrário, o nível de expressão da hepcidina encontra-se diminuído o que perpetua a constante absorção do ferro a nível duodenal. Os sintomas associados à doença iniciam-se geralmente na meia-idade e começam por consistir em sintomas gerais de fadiga e dores articulares. No entanto, a progressiva acumulação do ferro em vários órgãos (tais como fígado, coração e pâncreas) provoca aí graves danos, tais como cirrose, carcinoma hepatocelular, cardiomiopatias e diabetes. Para além da HH do tipo 1, podem ocorrer outros tipos de hemocromatose por mutações noutros genes relacionados com o metabolismo do ferro (tais como TFR2, HJV, HAMP, SLC40A1, etc). Mutações em genes como HAMP e HJV associam-se a hemocromatoses mais graves, de início ainda na juventude (hemocromatose juvenil). A implementação no nosso laboratório da nova metodologia de Next-Generation Sequencing permitiu-nos realizar a pesquisa de variantes simultaneamente em 6 genes relacionados com o metabolismo do ferro, em 88 doentes com fenótipo de hemocromatose hereditária não-clássica. Foram identificadas 54 variantes diferentes sendo algumas delas novas. Estudos in silico e estudos funcionais in vitro (em linhas celulares) permitiram-nos comprovar a patogenicidade de algumas das variantes novas e compreender os mecanismos moleculares subjacentes ao desenvolvimento da sobrecarga em ferro. Pelo contrário, no lado oposto do espetro das patologias relacionadas com o ferro, encontram-se as anemias por falta de ferro (anemias ferropénicas). A Organização Mundial de Saúde define anemia quando os níveis de hemoglobina no sangue são menores do que 12 g/dL na Mulher e 13 g/dL no Homem. A hemoglobina é a proteína existente nos glóbulos vermelhos do sangue, responsável pelo transporte de oxigénio no organismo, e cuja molécula é um tetrâmero formado por 4 cadeias polipeptídicas (as globinas) e 4 grupos heme que contêm 4 átomos de ferro. A falta de ferro impede que se formem as moléculas de hemoglobina a níveis normais em cerca de 20% da população portuguesa e isso é devido a carências alimentares ou a dificuldades na absorção do ferro proveniente da alimentação. Entre os fatores genéticos moduladores desta última situação parecem estar algumas variantes polimórficas no gene TMPRSS6, codificante da proteína Matriptase-2, um dos agentes envolvidos na regulação da expressão da hepcidina. Por outro lado, mutações neste gene dão origem a anemias ferropénicas graves, refratárias ao tratamento oral com ferro (Iron Refractory Iron Deficiency Anaemia - IRIDA). As Hemoglobinopatias são outro tipo de anemia hereditária. Estas não estão relacionadas com o défice de ferro mas sim com defeitos nas cadeias globínicas, constituintes da hemoglobina (α2β2). As hemoglobinopatias que estão relacionadas com um problema quantitativo, ou seja quando há ausência ou diminuição de síntese de uma cadeia globínica, denominam-se talassémias: beta-talassémia, alfa-talassémia, delta-talassémia, etc, consoante o gene afetado. Por outro lado, quando o problema é de carácter qualitativo, ou seja ocorre a síntese de uma cadeia globínica estruturalmente anómala, esta é denominada uma variante de hemoglobina. Enquadra-se neste último grupo a Anemia das Células Falciformes ou Drepanocitose. As hemoglobinopatias são das patologias genéticas mais frequentes no mundo, sendo que nalguns locais são um grave problema de saúde pública. Em Portugal foram realizados estudos epidemiológicos que permitiram determinar a frequência de portadores na população e foi implementado um programa de prevenção.

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Many serine proteases play important regulatory roles in complex biological systems, but only a few have been linked directly with capillary morphogenesis and angiogenesis. Here we provide evidence that serine protease activities, independent of the plasminogen activation cascade, are required for microvascular endothelial cell reorganization and capillary morphogenesis in vitro. A homology cloning approach targeting conserved motifs present in all serine proteases, was used to identify candidate serine proteases involved in these processes, and revealed 5 genes (acrosin, testisin, neurosin, PSP and neurotrypsin), none of which had been associated previously with expression in endothelial cells. A subsequent gene-specific RT-PCR screen for 22 serine proteases confirmed expression of these 5 genes and identified 7 additional serine protease genes expressed by human endothelial cells, urokinase-type plasminogen activator, protein C,TMPRSS2, hepsin, matriptase/ MT-SPI, dipepticlylpepticlase IV, and seprase. Differences in serine protease gene expression between microvascular and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were identified and several serine protease genes were found to be regulated by the nature of the substratum, ie. artificial basement membrane or fibrillar type I collagen. mRNA transcripts of several serine protease genes were associated with blood vessels in vivo by in situ hybridization of human tissue specimens. These data suggest a potential role for serine proteases, not previously associated with endothelium, in vascular function and angiogenesis.

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Many bacterial and viral pathogens (or their toxins), including Pseudomonas aeruginosa exotoxin A, require processing by host pro-protein convertases such as furin to cause dis- ease. We report the development of a novel irreversible inhibitor of furin (QUB-F1) consist- ing of a diphenyl phosphonate electrophilic warhead coupled with a substrate-like peptide (RVKR), that also includes a biotin tag, to facilitate activity-based profiling/visualisation. QUB-F1 displays greater selectivity for furin, in comparison to a widely used exemplar com- pound (furin I) which has a chloromethylketone warhead coupled to RVKR, when tested against the serine trypsin-like proteases (trypsin, prostasin and matriptase), factor Xa and the cysteine protease cathepsin B. We demonstrate QUB-F1 does not prevent P. aerugi- nosa exotoxin A-induced airway epithelial cell toxicity; in contrast to furin I, despite inhibiting cell surface furin-like activity to a similar degree. This finding indicates additional proteases, which are sensitive to the more broad-spectrum furin I compound, may be involved in this process.