Structural basis of collagen fiber degradation by cathepsin K
Notice bibliographique
Résumé
Cathepsin K is the major collagenolytic protease in bone that facilitates physiological as well as pathological bone degradation. Despite its key role in bone remodeling and for being a highly sought-after drug target for the treatment of osteoporosis, the mechanism of collagen fiber degradation by cathepsin K remained elusive. Here, we report the structure of a collagenolytically active cathepsin K protein dimer. Cathepsin K is organized into elongated C-shaped protease dimers that reveal a putative collagen-binding interface aided by glycosaminoglycans. Molecular modeling of collagen binding to the dimer indicates the participation of nonactive site amino acid residues, Q21 and Q92, in collagen unfolding. Mutations at these sites as well as perturbation of the dimer protein-protein interface completely inhibit cathepsin-K-mediated fiber degradation without affecting the hydrolysis of gelatin or synthetic peptide. Using scanning electron microscopy, we demonstrate the specific binding of cathepsin K at the edge of the fibrillar gap region of collagen fibers, which suggest initial cleavage events at the N- and C-terminal ends of tropocollagen molecules. Edman degradation analysis of collagen fiber degradation products revealed those initial cleavage sites. We propose that one cathepsin K molecule binds to collagen-bound glycosaminoglycans at the gap region and recruits a second protease molecule that provides an unfolding and cleavage mechanism for triple helical collagen. Removal of collagen-associated glycosaminoglycans prevents cathepsin K binding and subsequently fiber hydrolysis. Cathepsin K dimer and glycosaminoglycan binding sites represent novel targeting sites for the development of nonactive site-directed second-generation inhibitors of this important drug target.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».