Was ist eine Endopeptidase?
Eine Endopeptidase ist eine Art Protease, ein Enzym aus einer großen Gruppe, das Proteine abbaut. Enzyme sind Proteine, die Reaktionen viel schneller ablaufen lassen. Proteine bestehen aus Ketten von Aminosäuren, die durch Peptidbindungen verbunden sind. Diese Bindung verbindet den Carboxylterminus einer Aminosäure mit dem Aminoterminus der nächsten. Endopeptidasen spalten die Peptidbindungen der Aminosäuren innerhalb des Proteins, im Gegensatz zu Exopeptidasen , die an den Enden des Proteins spalten.
Endopeptidasen kommen in allen Klassen von Organismen vor und weisen eine breite Palette von biologischen Aktivitäten auf. Sie sind an der Verdauung von Eiweiß in Lebensmitteln beteiligt. Dies schließt die Enzyme Pepsin, Trypsin und Chymotrypsin ein. Proteasen sind auch an der zellulären Signalübertragung beteiligt, indem sie andere Proteine wie Antikörper oder Hormone abbauen. Sie können Pfade ein- oder ausschalten.
Proteasen werden normalerweise zuerst als größeres Molekül hergestellt, das inaktiv ist. Dies schützt die synthetisierende Zelle vor Beschädigung. Sobald die Protease ihrem Ziel, beispielsweise dem Magen, zugeführt worden ist, wird ein Stück des Moleküls entfernt. Dies aktiviert die Protease.
Aufgrund ihrer Vielzahl von Funktionen in der Zellfunktion besteht ein großes medizinisches Interesse an der Endopeptidaseaktivität. Ein Beispiel hierfür ist die Prolylendopeptidase, die spezifisch nach der Aminosäure Prolin spaltet. Es wurde mit psychischen Störungen wie Depressionen, Manie und Schizophrenie in Verbindung gebracht. Es besteht klinisches Interesse an Prolylendopeptidaseinhibitoren als mögliche Antidepressiva.
Ein anderes Beispiel ist die neutrale Endopeptidase, die verschiedene andere Namen hat. Es ist auch bekannt als Neoprilysin und häufiges Antigen für akute lymphatische Leukämie (CALLA). Diese Protease baut kleine sekretierte Peptide ab, einschließlich des Peptids, das als Ursache für die Alzheimer-Krankheit verantwortlich ist, und mehrerer wichtiger Signalpeptide. Neutrale Endopeptidase wird manchmal als Krebsmarker verwendet, aber ihre Rolle bei Krebs ist unklar. Es wurden Inhibitoren entwickelt, um die Schmerzlinderung und die Kontrolle des Bluthochdrucks zu unterstützen.
Die Endopeptidasen werden in Abhängigkeit von der Struktur ihres aktiven Zentrums und den von ihnen bevorzugten Bedingungen in verschiedene Familien eingeteilt. Es gibt Serinproteasen, die an ihrer aktiven Stelle die Aminosäure Serin aufweisen. Mitglieder dieser Familie sind die Verdauungsproteasen Trypsin und Chymotrypsin sowie die Prolylendopeptidase. Ein in biochemischen Forschungslabors häufig eingesetzter Inhibitor ist die hochtoxische Verbindung Phenylmethansulfonylflourid (PMSF). Es wird während der Proteinisolierung und -reinigung verwendet, um die Serinproteaseaktivität zu hemmen, die das zu reinigende Protein abbauen kann.
Cysteinproteasen haben eine Schwefelgruppe an ihrem aktiven Zentrum und kommen häufig in Früchten vor. Diese Enzyme sind in Fleischweichmachern enthalten. Papain ist ein Beispiel für eine solche Endopeptidase und wird zur Behandlung von Bienen- und Wespenstichen verwendet.
Das aktive Zentrum von Aspartatproteasen enthält im Allgemeinen zwei Aspartatgruppen. Metalloendopeptidasen benötigen zur Aktivität einen Metall-Cofaktor. Neutrale Endopeptidasen gehören zu dieser Familie, für deren Aktivität Zink erforderlich ist.