Peptidasen (Kurzform vom Peptidbindungshydrolasen) gehören einer Gruppe von Enzymen an, die Proteine oder Peptide spalten können. Dabei katalysieren sie die Hydrolyse von Peptidbindungen. Peptidasen werden häufig auch als Proteasen, Proteinasen oder proteolytische Enzyme bezeichnet.
Vorkommen und Aufgaben
Peptidasen sind für alle Organismen lebensnotwendig. Sie sind ubiquitär, d.h. sie kommen in allen Geweben und Zellen vor. Man unterscheidet intrazelluläre und extrazelluläre Peptidasen.
Intrazelluläre Peptidasen übernehmen in zahlreichen Zellkompartimenten verschiedenste Aufgaben. So sorgen sie für die Aufrechterhaltung des Proteinhaushalts der Zelle:
- Proteine werden nach der Herstellung durch Abspaltung von Peptidfragmenten in den aktiven Zustand überführt.
- Signalpeptidasen spalten Signalpeptide von Proteinen ab und stellen so sicher, dass intrazellulär synthetisierte Proteine an ihren richtigen Einsatzort weiter geleitet werden.
- Peptidasen sind an der Prozessierung von Antigenen beteiligt. Eine wichtige Rolle spielt hier eine großer, aus mehreren Untereinheiten bestehender Peptidasekomplex, das sogenannte Proteasom.
- Werden Proteine nicht mehr gebraucht oder sind sie beschädigt, werden sie von Peptidasen in den Lysosomen abgebaut. Alle eukaryoten Zellen haben zusätzlich ein ATP-abhängige proteolytisches System, das im Cytosol lokalisiert ist.
Extrazelluläre, sezernierte Peptidasen findet man bei tierischen Organismen vor allem im Verdauungstrackt, wo sie die hydrolytische Spaltung von Nahrungsmitteln katalysieren. Sie werden aber auch in anderen extrazellullären Flüssigkeiten gefunden, wo sie zum Teil hoch spezifische Aufgaben übernehmen, wie zum Beispiel die Peptidasen des Blutgerinnungssystems, des Komplementsystems und des fibrinolytischen Sytems.
Peptidasen selbst können durch limitierte Proteolyse (Abtrennung eines Teiles vom inaktiven in den aktiven Zustand versetzten) aktiviert werden. Durch Peptidaseinhibitoren, niedermolekulare Substanzen wie z.B. Pepstatin, Iodacetat oder Phenanthrolin können Peptidasen gehemmt werden.
Klassifikation von Peptidasen
Man unterscheidet die zahlreichen Peptidasen anhand von verschiedenen Kriterien:
Art der katalysierten proteolytischen Reaktion
Da Enzyme unterschiedlichste chemische Reaktionen katalysieren können, ist es folgerichtig sinnvoll, sie anhand dieser Reaktionen zu klassifizieren. Eine erste Einteilung unter enzymologischen Gesichtpunkten ist die in Exopeptidasen und Endopeptidasen.
Exopeptidasen spalten die Polypeptidkette von den Enden her. Diejenigen, die am N-Terminus agieren, werden je nach abgespaltenem Fragment als Aminopeptidasen (Abspaltung einer einzelnen Aminosäure), Dipeptidyl-Peptidasen (Freisetzung eines Dipeptids) oder Tripeptidyl-Peptidasen (Freisetzung eins Tripeptids) bezeichnet. Am C-Terminus agierende Exopeptidasen setzen einzelne Aminosäuren (Carboxypeptidasen) oder Dipeptide (Peptidyl-Dipeptidasen) frei. Darüber hinaus gibt es Exopeptidasen, die spezifisch Dipeptide spalten (Dipeptidasen) oder endständige substituierte, zyklisierte oder über Isopeptidbindungen verknüpfte Aminosäuren entfernen können (Omega-Peptidasen).
Endopeptidasen spalten meist an sehr spezifischen Stellen innerhalb der Polypeptidkette. Eine zufriedenstellende Klassifizierung anhand der Spezifität ist nicht möglich. Deshalb erfolgt hier die Unterteilung auf Basis des Katalysemechanismus' (siehe unten). Die Länge der zu spaltenden Polypeptidkette kann bei Endopeptidasen in einem weiten Bereich variieren. Meist sind Proteine die Substrate. Es gibt jedoch auch eine Untergruppe von Endopeptidasen, die auf kürzere Peptide als Substrat spezialisiert sind (Oligopeptidasen).
Art des Katalysemechanismus'
Es hat sich als sinnvoll erwiesen, Peptidasen anhand der chemischen Beschaffenheit ihrer katalytischen, aktiven Zentren zu klassifizieren. Danach können Peptidasen in fünf Gruppen eingeteilt werden (siehe nachfolgende Tabelle):
| Typ | Beispiel | Inhibitor |
| Aspartat | Pepsin, Cathepsin E | Pepstatin |
| Cystein | Papain, Cathepsin K | Iodacetat |
| Metallo | Thermolysin, Collagenase (bei Wirbeltieren), Carboxypeptidase A | 1,10-Phenanthrolin |
| Serin | Trypsin, Prolyl-Oligopeptidase | Diisopropyl-fluorophosphat |
| Threonin | Proteasom | (Lactacystin) |
| Unbekannt | gpr-Endopeptidase, Prepilin Typ IV Peptidase | Keiner der Obengenannten |
Struktur
folgt in Kürze
Weiterführende Informationen
siehe auch: Thrombin, Renin-Angiotensin-Aldosteron-System
Weblinks
- Peptidase Nomenclature (englisch)
- siehe auch: Portal Medizin