Heparanase

Heparanase (Synonyme: Heparansulfat-Endoglycosidase; Endo-β-D-glucuronidase) ist ein vom Körper gebildetes Enzym, eine Endoglycosidase, die spezifisch Heparansulfat-Ketten von Zelloberflächen- und Basalmembran-Heparansulfat-Proteoglycanen spaltet.[1] und an zahlreichen wichtigen biologischen Prozessen wie z. B. der Tumorinvasion und Metastasierung beteiligt ist.[2][3]

Heparanase
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 460 aa; 58 kDa
Sekundär- bis Quartärstruktur Heterodimer
Präkursor (540 aa; 65 kDa)
Bezeichner
Gen-Namen HPSE ; HPR1; HPA; HPSE1; HSE1
Externe IDs
Enzymklassifikation
EC, Kategorie 3.2.-.-, Glycosidase
Substrat Heparansulfat-Proteoglykane
Produkte Heparansulfat + Proteoglykane
Vorkommen
Homologie-Familie Hovergen
Übergeordnetes Taxon Eukaryoten
Orthologe
Mensch Maus
Entrez 10855 15442
Ensembl ENSG00000173083 ENSMUSG00000035273
UniProt Q9Y251 Q6YGZ1
Refseq (mRNA) NM_006665 XM_982223
Refseq (Protein) NP_006656 XP_987317
Genlocus Chr 4: 84.43 – 84.48 Mb Chr 5: 100.92 – 100.96 Mb
PubMed-Suche 10855 15442

Synthese

Heparanase wird zunächst als inaktives Proenzym von ca. 65 kDa gebildet. Aus diesem Proenzym wird proteolytisch ein 6 kDa-Fragment herausgeschnitten und die beiden entstehenden 8 kDa und 50 kDa-Fragmente bilden das aktive Heterodimer. Heparanase spaltet Heparansulfat und Heparin nur an wenigen definierten Schnittstellen der Polysaccharidkette.

Biologische Bedeutung und Hemmung

Heparansulfat-Proteoglykane (HS-PG) bilden eine Gruppe von komplexen Makromolekülen, die auf der Zelloberfläche der meisten Zellen, aber auch vor allem in allen Basalmembranen und in der extrazellulären Matrix exprimiert werden und unter anderem wichtige Aufgaben bei der Kontrolle der Zellproliferation und Differenzierung besitzen (z. B. als Korezeptoren von Cytokinen und Wachstumsfaktoren). Außerdem sind HS-PG wichtige Bestandteile der Basalmembran und kontrollieren nicht nur den Stoffaustausch (z. B. in der glomerulären Basalmembran), sondern auch die Zellmigration.

Im Rahmen von Entzündungs- und Immunreaktionen müssen Entzündungs- und Immunzellen, d. h. vor allem neutrophile Granulozyten, Monozyten und Lymphozyten aus den Blutgefäßen in das Entzündungsgebiet auswandern und hierfür die Basalmembranen überwinden. Für die Basalmembran-Passage ist es notwendig, die Basalmembran lokal abzubauen, insbesondere die Heparansulfat-Ketten der HS-PG. Dementsprechend wird das Enzym Heparanase von einer Reihe von Zelltypen, vor allem Leukozyten, Thrombozyten aber auch vielen Tumorzellen exprimiert.

Hemmung der Heparanase könnte dazu beitragen, sowohl Entzündungsreaktionen als auch die Metastasierung zu verhindern. Die hohe Expression von Heparanase in Tumorzellen ist ein Tumormarker z. B. beim Pankreas-Karzinom. Die Entwicklung geeigneter Heparanaseinhibitoren könnte einen interessanten Ansatz in der Tumortherapie bieten.[3][4]

Durch das Enzym Heparanase können außerdem auf Zelloberflächen, in der Basalmembran aber insbesondere in der Extrazellulären Matrix an Heparansulfat gebundene Cytokine und Wachstumsfaktoren (z. B. bFGF) freigesetzt werden und damit Prozesse wie die Angiogenese aber auch Wundheilungs- und Reparaturprozesse steuern.[2]

Nachweis

Für die Messung der Heparanase-Aktivität ist seit kurzem ein Enzymimmunoassay verfügbar.

Einzelnachweise
  1. S. B. Peterson, J. Liu: Multi-faceted substrate specificity of heparanase. In: Matrix Biology. Band 32, Nummer 5, Juni 2013, S. 223–227, ISSN 1569-1802. doi:10.1016/j.matbio.2013.02.006. PMID 23499529.
  2. I. Vlodavsky, R. V. Iozzo, R. D. Sanderson: Heparanase: multiple functions in inflammation, diabetes and atherosclerosis. In: Matrix biology : journal of the International Society for Matrix Biology. Band 32, Nummer 5, Juni 2013, S. 220–222, ISSN 1569-1802. doi:10.1016/j.matbio.2013.03.001. PMID 23499526.
  3. A. Meirovitz, R. Goldberg, A. Binder, A. M. Rubinstein, E. Hermano, M. Elkin: Heparanase in inflammation and inflammation-associated cancer. In: The FEBS journal. Band 280, Nummer 10, Mai 2013, S. 2307–2319, ISSN 1742-4658. doi:10.1111/febs.12184. PMID 23398975. PMC 3651782 (freier Volltext).
  4. I. Vlodavsky et al.: Review: Targeting Heparanase in Cancer: Inhibition by Synthetic, Chemically Modified, and Natural Compounds in iScience Nr. 15 (2019) S. 360–390 doi:10.1016/j.isci.2019.04.034
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