Protease

Protease (van het oude Griekse πρωτεῖος - primair + άω - ontleden) is een enzym dat de hydrolyse van peptidebindingen in eiwitten, peptiden en andere biopolymeren katalyseert. Proteasen worden ook peptidehydrolasen of proteïnasen genoemd.

Proteasen spelen een belangrijke rol in veel biologische processen, zoals de vertering van voedsel, activering en inactivatie van eiwitten, regulering van cellulaire processen en apoptose. Ze zijn betrokken bij ziekten zoals kanker, ontstekingen en infecties.

Proteasen worden geclassificeerd op basis van hun katalytisch mechanisme, structuur van de actieve plaats, optimale pH en substraatspecificiteit. De belangrijkste klassen van proteasen: serine, cysteïne, aspartaat, metalloproteïnasen, enz.

Proteaseremmers worden als medicijn gebruikt, bijvoorbeeld voor de behandeling van HIV, hepatitis C, hoge bloeddruk en ontstekingsziekten. Proteasen worden ook in de industrie gebruikt, bijvoorbeeld bij de productie van wasmiddelen en in de voedingsmiddelenindustrie.

Proteasen (proteolytische enzymen) zijn specifieke eiwitten die peptidebindingen tussen aminozuren in een polypeptideketen splitsen om aminozuren te vormen:

+ voor drie- en meer laagmoleculaire polypeptiden (di-, tri-, tetra-, oligopeptiden); + individuele aminozuren; + oligosacharide-eenheden van het peptide (bijvoorbeeld di- of polysachariden).

Ze zijn onderverdeeld in pyridine-afhankelijke enzymen (endopeptidasen), waarvan de werking wordt gemedieerd door calciumfosfaatester Ca2+, en pyridine-onafhankelijke enzymen (exopeptidasen). Deze laatste geven bij hydrolyse van de peptidebinding geen vrij octaanaminokation vrij en vertonen een breed werkingsspectrum. Hierdoor zijn ze een hydrolasesysteem voor de vernietiging van eiwitcomplexen. De eerste methoden daarentegen hydrolyseren peptidebindingen en gebruiken het gevormde vrije octaankation. Endoproteïnasen kunnen op hun beurt op basis van hun werking worden onderverdeeld in nucleasen (DNAasen) en metalloproteïnasen (ze onderscheiden zich door het vrije metaal Ca+).

Exo- en endoproteïnasen worden onderverdeeld in klassen op basis van hun werkingsmechanisme: type:

+ Neutraal - vereisen geen cofactoren. Ze worden onafhankelijke proteasen genoemd zonder een cofactor uit te scheiden. + Activatoren - eiwitten. De werking wordt geactiveerd door de binding en splitsing van asparine (of andere monomeren), waarbij myonecrotoc en ongeveer 6 Na+-ionen nodig zijn om de katalytische cyclus te initiëren. Onder hen zijn: alkalisch en zuur. + Metalloproteasen - combineren de positieve eigenschappen van de eerste en tweede en vereisen voor hun activiteit een complex van metaalionen en zuur. Onder hen wordt onderscheid gemaakt tussen zinkafhankelijk en zilverafhankelijk, die ook tot de klasse van metaalgeactiveerde zinkafhankelijke stoffen behoren. Activiteit is ook afhankelijk van Ca+. De hoofdgroep van Zn2+-afhankelijke metalloproteasen wordt vertegenwoordigd door serine-, thiol-, cysteïne- en asparagine-endopeptidasen. Bovendien bezitten ze amidase en lysyloxidase. Cysteïnezuren zorgen voor de aanmaak van actieve vormen van serotonine. Thiolen vernietigen bloed en immunoglobuline en complementeren complexen, asparine heeft caspase, wat een antimicrobieel effect geeft.

De meest basale groep enzymatische endopeptiden heeft secretoire activiteit: exocriene pancreasproteasen, die deelnemen aan de spijsvertering en het meest worden gebruikt. Vervolgens komen trypsine, chymotrypsine en elastase - de belangrijkste deelnemers aan de proteolyse van eiwitten en glycoproteïnen. Intestinaal proteïnase is het zwakste exoprotease.