Proteasen sind Enzyme, die den Abbau von Proteinen katalysieren. Der Proteinabbau ist ein normaler Prozess, der notwendig ist, um die zelluläre Homöostase aufrechtzuerhalten. Aktive Proteasen können im ganzen Körper gefunden werden, einschließlich des Verdauungstraktes, in den Zellen und zirkulierend im Blut.
Proteinstruktur
Laut "Biochemistry: A Case-Oriented Approach" dienen Aminosäuren als Bausteine aller Proteine. Zwanzig verschiedene Aminosäuren werden in verschiedenen Kombinationen verwendet, um alle diätetischen und zellulären Proteine zu erzeugen. Auf der grundlegendsten Ebene besteht die Proteinstruktur aus Aminosäuren, die durch eine chemische Bindung miteinander verbunden sind, die als Peptidbindung bezeichnet wird. Proteine können so wenig wie eine Peptidbindung bis zu mehreren Tausend enthalten.
Protease-Funktion
Laut "Biochemistry: A Case Oriented Approach" katalysieren Proteasen die Proteolyse, einen irreversiblen Prozess, der ein Protein in seine Aminosäurekomponenten zerlegt. Proteolyse spaltet die Peptidbindungen zwischen Aminosäuren in Proteinen. Freie Aminosäuren und kleinere Proteinfragmente sind die Produkte der Proteaseaktivität.
Biologische Rollen
In der Ausgabe von Nature Review Genetics vom Juli 2003 sagen Forscher, dass Proteasen an vielen Aspekten der menschlichen Biologie beteiligt sind. Zum Beispiel verdauen Proteasen im Dünndarm Nahrungsproteine, um die Absorption von Aminosäuren zu ermöglichen. Andere Prozesse, die durch Proteasen vermittelt werden, umfassen die Blutgerinnung, die Immunfunktion, die Reifung von Prohormonen, die Knochenbildung, den programmierten Zelltod und das Recycling von zellulären Proteinen, die nicht mehr benötigt werden.
Protease-Klassifizierung
Forscher schätzen, dass Menschen in der Lage sind, mehr als 500 verschiedene Proteasen zu produzieren, die auf der Grundlage des Mechanismus, durch den die Enzyme Peptidbindungen brechen, in fünf Klassen eingeteilt werden können. Asparagin- und Metalloproteasen verwenden Wasser, um Peptidbindungen zu spalten. Cystein-, Serin- und Threoninproteasen katalysieren die Proteolyse unter Verwendung von Mechanismen, die von Wasser unabhängig sind.
Proteasen in der Medizin
Viele Krankheiten können nach Überproduktion von Proteasen entstehen. Daher wurde eine Klasse von Wirkstoffen, Proteaseinhibitoren genannt, entwickelt, um bestimmte Krankheiten und Zustände zu behandeln. Beispiele für Proteaseinhibitoren in der Medizin umfassen Angiotensin-Converting-Enzym-Inhibitoren, um Bluthochdruck zu behandeln, und Protease-Inhibitoren des menschlichen Immunschwächevirus, um HIV zu behandeln. Protease-basierte Behandlung wird auch für die Verwendung bei anderen Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit, Huntington-Krankheit, Krebs und entzündlichen Erkrankungen erforscht.
