Role of cathepsin K in normal joints and in the development of arthritis

Current Drug Targets

Volumn 8, Issue 2, 2007, Pages 315-323

  Salminen Mankonen, H J ^a   Morko, J ^a   Vouro, Eero ^a  

^a UNIVERSITY OF TURKU   (Finland)

Author keywords

Bone; Cartilage; Cathepsin; Collagen; Inflammation; Osteoarthritis; Rheumatoid arthritis; Synovial tissue

Indexed keywords

ANTISENSE OLIGONUCLEOTIDE; CATHEPSIN; CATHEPSIN K; CATHEPSIN K INHIBITOR; COLLAGEN FIBRIL; CORTICOSTEROID; CYSTATIN; CYSTATIN C; CYSTEINE; MESSENGER RNA; NONSTEROID ANTIINFLAMMATORY AGENT; POLYMER; RIBOZYME;

ACIDITY; ARTICULAR CARTILAGE; CARTILAGE DEGENERATION; COLLAGEN DEGRADATION; DRUG CONJUGATION; DRUG DELIVERY SYSTEM; DRUG EFFICACY; DRUG TARGETING; ENZYME ACTIVITY; ENZYME INHIBITION; EVIDENCE BASED MEDICINE; HUMAN; LYSOSOME; NONHUMAN; OSTEOARTHRITIS; OSTEOCLAST; OSTEOLYSIS; PATHOGENESIS; PROTEIN DEGRADATION; PROTEIN EXPRESSION; REVIEW; RHEUMATOID ARTHRITIS; SYNOVIUM; TRANSGENIC MOUSE; UPREGULATION;

ANIMALS; ARTHRITIS, RHEUMATOID; CARTILAGE, ARTICULAR; CATHEPSINS; CYSTEINE PROTEINASE INHIBITORS; DISEASE MODELS, ANIMAL; HUMANS; MICE; MICE, TRANSGENIC; OSTEOARTHRITIS;

EID: 33847201827     PISSN: 13894501     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.2174/138945007779940188     Document Type: Review

References (103)

1. Eyre, D.R.; Apon, S; Wu, J.J.; Ericsson, L.H.; Walsh, K.A. (1987) FEBS Lett. 17(2), 337-341.
2. Vaughan, L; Mendler, M; Huber, S; Bruckner, P; Winterhalter, K.H.; Irwin, M.I.; Mayne, R. (1988) J. Cell Biol. 106(3), 991-997.
3. Diab, M; Wu, J.J.; Eyre, D.R. (1996) Biochem. J. 15(Pt 1), 327-332.
4. Maroudas, A.I. (1976) Nature, 29(5554), 808-809.
5. Heinegård, D; Johnell, O; Lidgren, L; Nilsson, O; Rydevik, B; Wollheim, F; Svensson, O. (1998) Acta Orthop. Scand. 69, 219-220.
6. Väänänen, H.K. (1993) Ann. Med. 25, 353-359.
7. Ott, S.M. (2002) in Principles of bone biology, (Bilezikian, J.P.; Raisz, L.G. and Rodan, G.A., Ed.), Academic Press, San Diego, pp. 303-319.
8. Maroudas, M. (1976) in Adult aricular cartilage, (Freeman, M.A.R. Ed.), Pitman Medical publishing Co Ltd, Kent, England, pp. 215-290.
9. Väänänen, K. and Zhao, H. (2002) in Principles of bone biology, (Bilezikian, J.P., Raisz, L.G., and Rodan, G.A., Ed.), Academic Press, San Diego, pp. 127-139.
10. Horton, W.A. (1993) in Connective tissue and its heritable disorders: moleculr genetic and medical aspects, (Royce, P. and Steinman, B., Ed.), Wiley-Liss, New York, pp. 641-675.
11. Woessner, J.F. (1998) in Matrix metalloroteinases, (Parks, W.C. and Mecham, R.P. Ed.), San Diego, California, pp. 1-13.
12. Maciewicz, R.A.; Wotton, S.F.; Etherington, D.J.; Duance, V.C. (1990) FEBS Lett. 20(1), 189-193.
13. Nagase, H. and Kashiwagi, M. (2003) Ahritis Res. Ther. 5(2), 94-103.
14. Glasson, S.S.; Askew, R.; Sheppard, B.; Carito, B.; Blanchet, T.; Ma, H.L.; Flannery, C.R.; Peluso, D.; Kanki, K.; Yang, Z.; Majumdar, M.K.; Morris, E.A. (2005) Nature, 434(31), 644-648.
15. Sandy, J.D.; Gamett, D.; Thompson, V.; Verscharen, C. (1998) Biochem. J. 1(Pt 1), 59-66.
16. Kirschhe, H.; Barret, A.J.; Rawlings, N.D.; (1998) in Lysosomal cysteine proteinases, Oxford University Press, Oxford, New York, pp. 2-57.
17. Turk, V.; Turk, B.; Turk, D.; (2001) EMBO J. 3(17), 4629-4633.
18. Nguyen, Q.; Mort, J.S.; Roughley, P.J. (1990) Biochem. J. 1(2), 569-573.
19. Fosang, A.J.; Neame, P.J.; Last, K.; Hardingham, T.E.; Murphy, G.; Hamilton, J.A. (1992) J. Biol. Chem. 25(27), 19470-19474.
20. Buttle, D.J.; Handley, C.J.; Ilic, M.Z.; Saklatvala, J.; Murata, M.; Barrett, A.J. (1993) Arthritis Rheum. 36(12), 1709-1717.
21. Sires, U.I.; Schmid, T.M.; Fliszar, C.J.; Wang, Z.Q.; Gluck, S.L.; Welgus, H.G. (1995) J. Clin. Invest. 95(5), 2089-2095.
22. Kafienah, W.; Bromme, D.; Buttle, D.J.; Croucher, L.J.; Hollander, A.P. (1998) Biochem. J. 1(Pt 3), 727-732.
23. Hou, W.S.; Li, Z.; Gordon, R.E.; Chan, K.; Klein, M.J.; Levy, R.; Keysser, M.; Keyszer, G.; Bromme, D. (2001) Am. J. Pathol. 159(6), 2167-2177.
24. Konttinen, Y.T.; Takagi, M.; Mandelin, J.; Lassus, J.; Salo, J.; Ainola, M.; Li, T.F.; Virtanen, I.; Liljestrom, M.; Sakai, H.; Kobayashi, Y.; Sorsa, T.; Lappalainen, R.; Demulder, A.; Santavirta, S. (2001) J. Bone Miner Res. 16(10), 1780-6.
25. Bayliss, M.T.; Ali, S.Y. (1978) Biochem. J. 1(1), 149-154.
26. Gabrijelcic, D.; Annan-Prah, A.; Rodic, B.; Rozman, B.; Cotic, V.; Turk, V. (1990) J. Clin. Chem. Clin. Biochem. 28(3), 149-153.
27. Martel-Pelletier, J.; Cloutier, J.M.; Pelletier, J.P. (1990) J. Orthop. Res. 8(3), 336-344.
28. Keyszer, G.M.; Heer, A.H,; Kriegsmann, J.; Geiler, T.; Trabandt, A.; Keysser, M.; Gay, R.E.; Gay, S. (1995) Arthritis Rheum. 38(7), 976-984.
29. Dodds, R.A.; Connor, J.R.; Drake, F.H.; Gowen, M. (1999) Arthritis Rheum. 42(8), 1588-1593.
30. Hou, W.S.; Li, W.; Keyszer, G.; Weber, E.; Levy, R.; Klein, M.J.; Gravallese, E.M.; Goldring, S.R.; Bromme, D. (2002) Arthritis Rheum. 46(3), 663-674.
31. Konttinen, Y.T.; Mandelin, J.; Li, T.F.; Salo, J.; Lassus, J.; Liljestrom, M.; Hukkanen, M.; Takagi, M.; Virtanen, I.; Santavirta, S. (2002) Arthritis Rheum. 46(4), 953-960.
32. Tezuka, K.; Tezuka, Y.; Maejima, A.; Sato, T.; Nemoto, K.; Kamioka, H.; Hakeda, Y.; Kumegawa, M. (1994) J. Biol. Chem. 14(2), 1106-1109.
33. Inaoka, T.; Bilbe, G.; Ishibashi, O.; Tezuka, K.; Kumegawa, M.; Kokubo, T. (1995) Biochem. Biophys. Res. Commun. 5(1), 89-96.
34. Li, Y.P.; Alexander, M.; Wucherpfennig, A.L.; Yelick, P.; Chen, W.; Stashenko, P. (1995) J. Bone Miner Res. 10(8), 1197-1202.
35. Bromme, D.; Okamoto, K.; Wang, B.B.; Biroc, S. (1996) J. Biol. Chem. 26(4), 2126-2132.
36. Rantakokko, J.; Aro, H.T.; Savontaus, M.; Vuorio, E. (1996) FEBS Lett. 16(2-3), 307-313.
37. Bromme, D.; Okamoto, K. (1995) Biol. Chem. Hoppe Seyler. 376(6), 379-384.
38. Soderstrom, M.; Ekfors, T.; Bohling, T.; Aho, A.; Aro, H.; Vuorio, E. (2001) Matrix Biol. 19(8), 717-25.
39. Soderstrom, M.; Salminen, H.; Glumoff, V.; Kirschke, H.; Aro, H.; Vuorio, E. (1999) Biochim. Biophys. Acta 7(1-2), 35-46.
40. Cunnane, G.; FitzGerald, O.; Hummel, K.M.; Gay, R.E.; Gay, S.; Bresnihan, B. (1999) Rheumatology 38(1), 34-42.
41. Kiyoshima, T.; Kido, M.A.; Nishimura, Y.; Himeno, M.; Tsukuba, T.; Tashiro, H.; Yamamoto, K.; Tanaka, T. (1994) Arch. Oral Biol. 39(12), 1049-1056.
42. Mandelin, J.; Hukkanen, M.; Li, T-F.; Korhonen, M.; Liljeström, M.; Sillat, T.; et al. (2006) Bone 38, 769-777.
43. Gelb, B.D.; Shi, G.P.; Chapman, H.A.; Desnick, R.J. (1996) Science 30(5279), 1236-1238.
44. Saftig, P.; Hunziker, E.; Wehmeyer, O.; Jones, S.; Boyde, A.; Rommerskirch, W.; Moritz, J.D.; Schu, P.; von Figura, K.; (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 95(23), 13453-8.
45. Gowen, M.; Lazner, F.; Dodds, R.; Kapadia, R.; Field, J.; Tavaria, M.; Bertoncello, I.; Drake, F.; Zavarselk, S.; Tellis, I.; Hertzog, P.; Debouck, C.; Kola, I. (1999) J. Bone Miner Res. 14(10), 1654-63.
46. Kiviranta, R.; Morko, J.; Alatalo, S.L.; NicAmhlaoibh, R.; Risteli, J.; Laitala-Leinonen, T.; Vuorio, E. (2005) Bone 36(1), 159-72.
47. Li C.Y.; Jepsen, K.J.; Majeska, R.J.; Zhang, J.; Ni, R.; Gelb, B.D.; Schaffler, M.B. (2006) J. Bone Miner Res. 21(6), 865-875.
48. Kiviranta, R.; Morko, J.; Uusitalo, H.; Aro, H.T.; Vuorio, E.; Rantakokko, J. (2001) J. Bone Miner Res. 16(8), 1444-52.
49. Morko, J.; Kiviranta, R.; Hurme, S.; Rantakokko, J.; Vuorio, E. (2005) Bone. 36(5), 854-65.
50. Kishimoto, Y.; Fukumoto, S.; Nishihara, S.; Mizumura, H.; Hirai, K.; Teshima, R. (2004) Rheumatology (Oxford). 43(12), 1496-503.
51. Ibrahim, S.M.; Koczan, D.; Thiesen, H.J. (2002) J. Autoimmun. 18(2), 159-67.
52. Pelletier, J.P.; Boileau, C.; Brunet, J.; Boily, M.; Lajeunesse, D.; Reboul, P.; Laufer, S.; Martel-Pelletier. (2004) J. Bone 34(3), 527-38.
53. Metsaranta, M.; Garofalo, S.; Decker, G.; Rintala, M.; de Crombrugghe, B.; Vuorio, E. (1992) J. Cell Biol. 118(1), 203-12.
54. Vuorio, E.; Elima, K.; Perälä, M.; Säämänen, A.M. (1998) in Connective Tissue Biology: Integration and Reductionism, Portland Press, London, pp. 135-145.
55. Savontaus, M.; Metsaranta, M.; Vuorio, E. (1996) Am. J. Pathol. 149(6), 2169-82.
56. Saamanen, A.K.; Salminen, H.J.; Dean, P.B.; De Crombrugghe, B.; Vuorio, E.I.; Metsaranta, M.P. (2000) Osteoarthr. Cartil. 8(4), 248-57.
57. Morko, J.P.; Soderstrom, M.; Saamanen, A.M.; Salminen, H.J.; Vuorio E.I. (2004) Ann. Rheum. Dis. 63(6), 649-55.
58. Honey, K. and Rudensky, A. (2003) Nat. Rev. Immunol. 3, 472-482.
59. Nakagawa, T.: Brisette, W.; Lira, P.; Griffiths, R.; Petushova, N.; Stock, J.; et al. (1999) Immunity 10, 207-217.
60. Salminen, H.J.; Saamanen, A.M.; Vankemmelbeke, M.N.; Auho, P.K.; Perala, M.P.; Vuorio, E.I. (2002) Ann. Rheum. Dis. 61(7), 591-7.
61. Morko, J.; Kiviranta, R.; Joronen, K.; Säämänen, A.M.; Vuorio, E. and Salminen-Mankonen, H. (2005). Arthritis Rheum. 52(12), 3713-3717.
62. Joronen, K.; Kähäri, V.M.; Vuorio, E. (2005) Histochem. Cell Biol. 124(6), 535-545.
63. Neuhold, L.A.; Killar, L.; Zhao, W.; Sung, M.L.; Warner, L.; Kulik, J.; Turner, J.; Wu, W.; Billinghurst, C.; Meijers, T.; Poole, A.R.; Babij, P.; DeGennaro, L.J. (2001) J. Clin. Invest. 107(1), 35-44.
64. Baici, A; Horler, D.; Lang, A.; Merlin, C.; Kissling, R. (1995) Ann. Rheum. Dis. 54(4), 281-8.
65. Lang, A.; Horler, D.; Baici, A. (2000) J. Rheumatol. 27(8), 1970-9.
66. Martel-Pelletier, J.; Cloutier, J.M.; Pelletier, J.P. (1990) J. Orthop. Res. 8(3), 336-44.
67. Mehraban, F.; Tindal, M.H.; Proffitt, M.M.; Moskowitz, R.W. (1997) Ann. Rheum. Dis. 56(2), 108-15.
68. Kostoulas, G.; Lang, A.; Trueb, B.; Baici, A. (1997) FEBS Lett. 412(3), 453-5.
69. Hashimoto, Y.; Kakegawa, H.; Narita, Y.; Hachiya, Y.; Hayakawa, T.; Kos, J.; Turk, V.; Katunuma, N. (2001) Biochem. Biophys. Res. Commun. 283(2), 334-9.
70. Berardi, S.; Lang, A.; Kostoulas, G.; Horler, D.; Vilei, E.M.; Baici, A. (2001) Arthritis Rheum. 44(8), 1819-31.
71. Zwicky, R.; Muntener, K.; Csucs, G.; Goldring, M.B.; Baici, A. (2003) Biol. Chem. 384(7), 1007-18.
72. Hummel, K.M.; Petrow, P.K.; Franz, J.K.; Muller-Ladner, U.; Aicher, W.K.; Gay, R.E.; Bromme, D.; Gay, S. (1998) J. Rheumatol. 25(10), 1887-94
73. Nagase, H.; Woessner, J.F.; Jr. (1999) J. Biol. Chem. 274(31), 21491-4
74. Li, Z.; Hou, W.S.; Bromme, D. (2000) Biochemistry. 39(3), 529-36.
75. Li, Z.; Hou, W.S.; Escalante-Torres, C.R.; Gelb, B.D.; Bromme, D. (2002) J. Biol. Chem. 277(32), 28669-76.
76. Li, Z.; Yasuda, Y.; Li, W.; Bogyo, M.; Katz, N.; Gordon, R.E.; Fields, G.B.; Bromme, D. (2004) J. Biol. Chem. 279(7), 5470-9.
77. Hou, W.S.; Li, Z.; Buttner, F.H.; Bartnik, E.; Bromme, D. (2003) Biol. Chem. 384(6), 891-7.
78. Ma, G-F.; Ali, M.; Verzilj, N.; Hanemaaijer, R.; TeKoppele, J.; Konttinen, Y.T.; Salo, J. (2006) Arthirits Rheum. 54(9), 2928-2933.
79. Firestein, G.S. (2003) Nature 423(6937), 356-61.
80. Kaneko, M.; Tomita, T.; Nakase, T.; Ohsawa, Y.; Seki, H.; Takeuchi,E.; Takano, H.; Shi, K.; Takahi, K.; Kominami, E.; Uchiyama, Y.; Yoshikawa, H.; Ochi, T. (2001) Rheumatology 40(3), 247-55.
81. Gravallese, E.M.; Manning, C.; Tsay, A.; Naito, A.; Pan, C.; Amento, E.; Goldring, S.R. (2000) Arthritis Rheum. 43(2), 250-8.
82. Takayanagi, H.; Kim, S.; Matsuo, K.; Suzuki, H.; Suzuki, T.; Sato, K.; Yokochi, T.; Oda, H.; Nakamura, K.; Ida, N.; Wagner, E.F.; Taniguchi, T. (2002) Nature 416(6882), 744-9.
83. Suzuki, Y.; Kim, K.J.; Kotake, S.; Itoh, T. (2001) J. Bone Miner Metab. 19(1), 56-60.
84. Skoumal, M.; Haberhauer, G.; Kolarz, G.; Hawa, G.; Woloszczuk, W.; Klingler, A. (2005) Arthritis Res. Ther. 7(1), R65-70
85. Sassi, M.L.; Aman, S.; Hakala, M.; Luukkainen, R.; Risteli, J. (2003) Clin. Chem. Lab. Med. 41(8), 1038-44.
86. Wang, D.; Li, W.; Pechar, M.; Kopeckova, P.; Bromme, D.; Kopecek, J. (2004) Int. J. Pharm. 277(1-2), 73-9
87. Smolen, J.S.; Steiner, G. (2003) Nat. Rev. Drug Discov. 2(6), 473-88
88. O'Dell, J.R.(2004) N. Engl. J. Med. 350(25), 2591-60
89. Turk, V.; Bode, W. (1991) FEBS Lett. 285(2), 213-9.
90. Shinozuka, T.; Shimada, K.; Matsui, S.; Yamane, T.; Ama, M.; Fukuda, T.; et al. (2006) Bioorg. Med. Chem. 14, 6789-6806.
91. Abrahamson, M. (1994) Methods Enzymol. 244:685-700.
92. Lenarcic, B.; Gabrijelcic, D.; Rozman, B.; Drobnic-Kosorok, M.; Turk, V. (1988) Biol. Chem. Hoppe Seyler. 369 Suppl:257-61.
93. Keyszer, G.; Lambiri, I.; Keysser, M.; Keysser, C.; Nagel, R.; Burmester, G.R.; Jung, K. (1998) Rheumatol. 57(6), 392-8.
94. Hansen, T.; Petrow, P.K.; Gaumann, A.; Keyszer, G.; Brauer, R.; Kriegsmann, J. (2000) Exp. Toxicol. Pathol. 52(4), 312-6
95. Hansen, T.; Petrow, P.K.; Gaumann, A.; Keyszer, G.M.; Eysel, P.; Eckardt, A.; Brauer, R.; Kriegsmann, J. (2000) J. Rheumatol. 27(4), 859-65.
96. Huh, C.; Hakansson, K.; Nathanson, C.; Thorgeirsson, U.; Jonsson, N.; Grubb, A.; Abrahamson, M.; Karlsson, S. (1999) Mol. Pathol. 52(6), 332-40.
97. Lecaille, F.; Choe, Y.; Brandt, W.; Li, Z.; Craik, C.S.; Bromme, D. (2002) Biochemistry 41(26), 8447-54.
98. Stroup, G.B.; Lark, M.W.; Veber, D.F.; Bhattacharyya, A.; Blake, S.; Dare, L.C.; Erhard, K.F.; Hoffman, S.J.; James, I.E.; Marquis, R.W.; Ru, Y.; Vasko-Moser, J.A.; Smith, B.R.; Tomaszek, T.; Gowen, M. (2001) J. Bone Miner Res. 16(10), 1739-46.
99. Tavares, F.X.; Deaton, D.N.; Miller, A.B.; Miller, L.R.; Wright, L.L.; Zhou, H.Q. (2004) J. Med. Chem. 47(21), 5049-56.
100. Yasuda, Y.; Kaleta, J.; Bromme, D. (2005) Adv. Drug Deliv. Rev. 57, 973-993.
101. Maeda, H. (2001) Adv. Enzyme Regul. 41, 189-207.
102. Inui, T.; Ishibashi, O.; Inaoka, T.; Origane, Y.; Kumegawa, M.; Kokubo, T.; Yamamura, T. (1997) J. Biol. Chem. 272(13), 8109-12.
103. Joronen, K.; Ala-aho, R.; Majuri, M.L.; Alenius, H.; Kahari, V.M.; Vuorio, E. (2004) Ann. Rheum. Dis. 63(6), 656-64.