Serinproteasen

Serinproteasen
Enzymklassifikation
EC, Kategorie3.4.21.-Peptidase
ReaktionsartProteolyse

Serinproteasen sind eine Unterfamilie der Peptidasen (also Enzyme, welche Proteine und Peptide spalten).

Die Einteilung in diese Gruppe bezieht sich auf das aktive Zentrum der Peptidasen. Wie alle Enzyme haben auch Serinproteasen eine ganz bestimmte Struktur im aktiven Zentrum, hier die katalytische Triade. Bei den Serinproteasen findet sich dort die Aminosäure Serin.

Zu den Serinproteasen gehören die Verdauungsenzyme Trypsin, Chymotrypsin, Elastase sowie Plasmin und Thrombin, die beide eine entscheidende Rolle in der Blutgerinnung einnehmen, schließlich auch die von cytotoxischen T-Zellen zur Abtötung infizierter oder entarteter Körperzellen eingesetzten Granzyme.

Katalysierte Reaktion

Reaktionsmechanismus

Hemmung

Eine Hemmung von Serinproteasen findet im Körper beispielsweise durch bestimmte Proteine, die Serpine statt, um die Serinprotease nach getaner Arbeit abzuschalten. Ein Fehlen dieser Inhibitoren führt zu Thrombosen (Beispiel Antithrombin) oder Lungenemphysem (Beispiel Antitrypsin). In solchen Fällen können künstlich hergestellte Hemmstoffe gegeben werden, wie beispielsweise AEBSF und Phenylmethylsulfonylfluorid.

Die Serinproteasen unterliegen einer hochdifferenzierten Kontrolle durch ein Netzwerk von miteinander interagierenden Kaskaden von Hemmsubstanzen. Es können zwei Formen unterschieden werden.

Unspezifische Hemmung

Eine Form der Hemmung von Proteasen ist die Umhüllung durch einen Käfig. Das Alpha-2-Makroglobulin umfängt aktivierte Proteasen wie eine Mausefalle. Serinproteasen wie Präkallikrein und Thrombin werden so inaktiviert.

Spezifische Hemmung

Eine andere Form der Hemmung von Serinproteasen ist eine hochspezifische durch Serpine, eine Klasse von Serinprotease-Inhibitoren. Viele Enzyme des Gerinnungssystems sind solche Serinproteasen und Serinprotease-Inhibitoren.[1]

Klassifizierung nach UniProt/MEROPS

Das UniProt-Consortium gibt regelmäßig eine Liste der Peptidasen heraus, die diese Enzyme nach ihrer evolutionären Abstammung kategorisiert. Die Daten der Liste sind, mit hochwertiger Information versehen, in der MEROPS-Datenbank abrufbar. Eng verwandte Moleküle sind dabei in Familien zusammengefasst, deren Bezeichner aus einem Buchstaben („S“ für Serinproteasen) und einer Zahl bestehen. Familien wiederum gehören zu Clans, deren Familien verwandt sind. Clan-Bezeichner haben statt Zahlen einen Buchstaben.[2]

Es gibt 45 Serinprotease-Familien in 13 Clans (Stand: 2008), wobei dem Clan PA(S) mit 12 Familien eine herausragende Bedeutung zukommt.[3]

ClanBeschreibungExemplarisches EnzymUniProtFamilien
PA(S)Endopeptidasen mit kat. Zentrum His-Asp-SerChymotrypsin A (Bos taurus)P00766S1 S3 S6 S7 S29 S30 S31 S32 S39 S46 S55 S64
PB(S)Autolytische Peptidasen. Nach Autolyse keine Peptidase-Aktivität. Ser am N-Terminus.Penicillin G-Acylase (E. coli)P06875S45
PC(S)Peptidasen mit kat. Zentrum Ser-His-GluDipeptidase E (Salmonella typhimurium)Q1R3S5S51
SBSubtilase-Familie, Endo- und ExopeptidasenSubtilisin Carlsberg (Bacillus licheniformis)P00780S8 S53
SCEndo- und Exopeptidasen mit kat. Zentrum Ser-Asp-HisSerin-Carboxypeptidase D (Triticum aestivum)P08819S9 S10 S15 S28 S33 S37
SESpez. Peptidasen im Metabolismus bakterieller ZellwändeD-Ala-D-Ala-Carboxypeptidase B (Streptomyces sp)P15555S11 S12 S13
SFEndopeptidasen mit kat. Zentrum Ser-His(Lys)UmuD-Protein (E. coli)P0AG11S24 S26
SHDNA-Virus-Endopeptidasen mit kat. Zentrum His-Ser-HisAssemblin (HHV-5)P16753S21
SJEndopeptidasen mit kat. Zentrum Ser-LysLon-A-Peptidase (E. coli)P0A9M0S16 S50 S69
SKEndopeptidasen mit kat. Zentrum Ser-His-AspPeptidase Clp Typ 1 (E. coli)Q1RF98S14 S41 S49
SPAutopeptidasen mit kat. Zentrum His-X-SerNucleoporin 145 (Homo sapiens)P52948S59
SQAminopeptidase DmpA (Ochrobactrum anthropi)S58
SREndopeptidasen mit kat. Zentrum Lys-SerLactoferrin (Homo sapiens)P02788S60
SSAmidopeptidasen mit kat. Zentrum Ser-Glu-HisS66
STTransmembranpeptidasen mit Transmembrandomänen als SubstratS58
S-ohne ZuordnungS48 S62 S63 S68 S71 S72

Wichtige Serinproteasen

Einzelnachweise

  1. Bert Breugelmans, Gert Simonet, Vincent van Hoef, Sofie Van Soest, Jozef Vanden Broeck: Pacifastin-related peptides: structural and functional characteristics of a family of serine peptidase inhibitors. In: Peptides. Band 30, Nr. 3, März 2009, ISSN 0196-9781, S. 622–632, doi:10.1016/j.peptides.2008.07.026, PMID 18775459.
  2. Peptidase families: classification and list of entries. UniProt.
  3. Liste der Clans und Familien. MEROPS.

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