Functie van proteasen

Proteasen zijn enzymen die de afbraak van eiwitten katalyseren. Eiwitafbraak is een normaal proces dat nodig is om cellulaire homeostase te handhaven. Actieve proteasen kunnen door het hele lichaam worden gevonden, inclusief het spijsverteringskanaal, in cellen en circulerend in het bloed.

Eiwitstructuur

Volgens “Biochemie: een case-georiënteerde benadering,” aminozuren dienen als de bouwstenen van alle eiwitten. Twintig verschillende aminozuren worden in verschillende combinaties gebruikt om alle voedings- en cellulaire eiwitten te creëren. Op het meest basale niveau bestaat de eiwitstructuur uit aminozuren die aan elkaar zijn verbonden door een chemische binding die een peptidebinding wordt genoemd. Eiwitten kunnen zo weinig als één peptidebinding tot enkele duizenden bevatten.

Protease-functie

Volgens “Biochemie: een case-georiënteerde benadering”, proteasen katalyseren proteolyse, een onomkeerbaar proces dat een eiwit afbreekt tot zijn samenstellende aminozuren. Proteolyse splitst de peptidebindingen tussen aminozuren in eiwitten. Vrije aminozuren en kleinere eiwitfragmenten zijn de producten van proteaseactiviteit.

Biologische rollen

In de editie van Nature Review Genetics van juli 2003 zeggen onderzoekers dat proteases betrokken zijn bij vele aspecten van de menselijke biologie. In de dunne darm bijvoorbeeld, verteren proteasen voedingseiwitten om absorptie van aminozuren mogelijk te maken. Andere processen gemedieerd door proteasen omvatten bloedcoagulatie, immuunfunctie, rijping van pro-hormonen, botvorming, geprogrammeerde celdood en het recyclen van cellulaire eiwitten die niet langer nodig zijn.

Protease-classificatie

Onderzoekers schatten dat mensen in staat zijn om meer dan 500 verschillende proteasen te produceren, die in vijf klassen kunnen worden geclassificeerd op basis van het mechanisme waarmee de enzymen peptidebindingen breken. Asparagische en metallo-proteasen gebruiken water om peptidebindingen te splitsen. Cysteïne, serine en threonine proteasen katalyseren proteolyse met behulp van mechanismen onafhankelijk van water.

Proteasen in de geneeskunde

Veel ziekten kunnen zich ontwikkelen na overproductie van proteasen. Daarom is er een klasse geneesmiddelen ontwikkeld die proteaseremmers worden genoemd om bepaalde ziekten en aandoeningen te behandelen. Voorbeelden van proteaseremmers in de geneeskunde zijn onder meer angiotensine-converterende enzymremmers, voor de behandeling van hoge bloeddruk, en humane immunodeficiëntievirus-proteaseremmers voor de behandeling van HIV. Protease-gebaseerde behandeling wordt ook onderzocht voor gebruik op andere aandoeningen, zoals de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Huntington, kanker en ontstekingsziekten.