corneumチオールプロテアーゼ（SCTP）：後期表皮分化の新規システインプロテアーゼ

タンパク質分解酵素は、角質層バリア組織の形成とその後の成熟において重要な役割を果たします。それにもかかわらず、角質層生理学に関与するプロテアーゼはあまり特徴付けられていません。したがって、テープストリッピングとザイモグラフィの組み合わせを使用して、この組織の末梢層に存在するこれらのタンパク質分解酵素を特定するために研究を実施しました。このアプローチを使用して、新規ヒトシステインプロテアーゼが同定され、特徴付けられ、角質角チオールプロテアーゼ（SCTP）と名付けられました。ゼラチンZymographyは、SCTPが34および35 kDaの見かけの分子量を持つ2つのバリアントで構成されていることを明らかにしました。機械的にSCTPは、（1）酸性プロテアーゼ活性、（2）軽度の減少条件の要件、および（3）E64およびZ-Ala-diazomethylketoneによる特異的阻害など、次のようにシステインプロテイナーゼクラスに属します。アフィニティクロマトグラフィーを使用したコンカナバリンを使用したさらなる分析により、2つの34および35 kDAバリアントは両方とも糖タンパク質であることが示されました。これは、特定の酵素N-グリコペプチダーゼFでオリゴ糖サイドチェーンを除去した後、32 kDAの単一の活性なコアプロテアーゼを明らかにします。SCTPは、リソソームシステインプロテアーゼであるカテプシンB、HまたはLに対する抗体と交配しなかったため、古典的なシステインカテプシンと区別しました。局所化研究により、SCTPは角質層のすべての深さで存在し、それにより酵素源として微生物汚染を排除することが明らかになりました。さらに、高角酸症のパルモプランタル層角膜層を除いて、調査されたすべてのボディサイトにも存在していました。SCTPは、培養されたヒトケラチノサイトの遅延分化の産物であることがわかった。酵素は分化したカルシウムスイッチ細胞によって合成され、培地に分泌されましたが、非分化された基底ケラチノサイトはこのプロテアーゼを産生しませんでした。さらに、ヒト線維芽細胞培養は酵素を産生しなかったため、SCTPは真皮によって生成されず、したがって表皮特異的であることを示唆しています。SCTPの機能は不明ですが、培養ケラチノサイトによる培地への分泌と相まって観察されたゼラチノリ溶解活性は、生理学的に細胞外構造タンパク質の分解に関与していることを示しています。さらに、酸性pHでの最適な活性は、角質層の酸性環境で機能できることを示唆しています。この酵素が絶滅に役割を果たしているかどうかは、解明されていない。

Proteolytic enzymes play crucial roles in the formation of the stratum corneum barrier tissue and in its subsequent maturation. Despite this, the proteases involved in stratum corneum physiology are not well characterized. Hence, studies were performed to identify these proteolytic enzymes present in the peripheral layers of this tissue using a combination of tape stripping and zymography. Using this approach, a novel human cysteine protease was identified and characterized, and named stratum corneum thiol protease (SCTP). Gelatin zymography revealed that SCTP is composed of two variants with apparent molecular weights of 34 and 35 kDa which do not correspond to any previously described stratum corneum protease. Mechanistically SCTP belongs to the cysteine proteinase class as shown by: (1) acid protease activity, (2) a requirement for mild reducing conditions, and (3) the specific inhibition of activity by E64 and Z-phe-ala-diazomethylketone. Further analysis using concanavalin A affinity chromatography demonstrated that the two 34 and 35 kDa variants are both glycoproteins, which, after removal of the oligosaccharide sidechains with the specific enzyme N-glycopeptidase F, reveal a single active core protease of 32 kDa. SCTP did not crossreact with antibodies raised against the lysosomal cysteine proteases cathepsins B, H or L, thereby distinguishing it from the classical cysteine cathepsins. Localization studies revealed that SCTP is present at all depths in the stratum corneum, thereby precluding microbial contamination as the enzyme source. Moreover, it was also present at all body sites investigated, except for the hyperkeratotic palmoplantar stratum corneum. SCTP was found to be a product of late differentiation in cultured human keratinocytes; the enzyme was synthesized by differentiated calcium-switched cells and secreted into the medium, whereas nondifferentiated basal keratinocytes did not produce this protease. Moreover, human fibroblast cultures did not produce the enzyme, suggesting that SCTP is not produced by the dermis and hence is epidermal specific. The function of SCTP is unknown, but the observed gelatinolytic activity coupled with its secretion into the medium by cultured keratinocytes indicates that physiologically it is responsible for the degradation of extracellular structural proteins. Furthermore, the optimal activity at acid pH suggests that it can function in the acidic environment of the stratum corneum. It remains to be elucidated whether this enzyme has a role in desquamation.