Cystein-Protease ist ein Enzym, das Aminosäureketten abbaut, aus denen Proteine, sogenannte Polypeptide, bestehen. Ein Cystein-Protease-Inhibitor ist eine Substanz, die auf dieses Enzym abzielt. Es wurde gezeigt, dass Krankheitserreger Cysteinproteasen in ihren Wirkmechanismen verwenden. Es gibt Hinweise darauf, dass Cysteinproteasen eine Rolle bei der Krebsvermehrung, Osteoporose, Alzheimer-Krankheit, Arthritis und mikrobiellen Infektionen spielen. Durch die Blockierung dieses Enzyms könnte ein Cystein-Protease-Inhibitor ein wichtiges Instrument bei der Bekämpfung dieser Erkrankungen sein.
Papain, Cathepsin, Caspase und Calpain sind die primären Cysteinproteasen, die in Pflanzen und Tieren vorkommen. Ein Cystein-Protease-Inhibitor ist ein Protein, das helfen kann, unerwünschte Cystein-Protease-Aktivität zu neutralisieren. Einige dieser Inhibitoren blockieren Protease-Stellen, um den Zugang zu verhindern, und andere zwingen das Enzym zur Selbstzerstörung.
Zellen haben mehrere Strategien, um sich gegen bösartige Proteaseaktivität zu schützen. Apoptosehemmer sind eine Familie von Proteinen, die den programmierten Zelltod stören. Diese Proteine wirken als Cystein-Protease-Inhibitoren, indem sie an Caspase binden und deren Funktion hemmen. Eine Reihe von Viren ist auf Caspase-Aktivität angewiesen, um zu gedeihen.
Cystatin-Proteine bestehen aus einer vielfältigen Gruppe von Cystein-Protease-Inhibitoren, die Gewebe vor der Zerstörung durch pathogene Cystein-Proteasen schützen. Forscher isolierten den ersten Cystein-Protease-Inhibitor dieser Art aus einem Hühnerei. Cystatin hemmt nachweislich die Cysteinproteasen Papain und Cathepsin.
Eine weitere Familie von Proteinen, die als Cystein-Protease-Inhibitoren wirken, sind Serpine. Diese Proteinklasse verwendet einen einzigartigen selbstmordähnlichen Mechanismus, um Papain und Cathepsin zu hemmen. Serpine erkennen, binden dann an Cysteinproteasen und verändern ihre Struktur irreversibel. Diese Mutation verhindert, dass die Protease normal funktioniert. Wissenschaftler haben mehr als drei Dutzend Serpinproteine im menschlichen Körper identifiziert.
Studien haben gezeigt, dass Cystein-Protease-Inhibitoren eine signifikante Verringerung der Parasitenvermehrung bewirken. Parasiten produzieren Cysteinproteasen, die eine Rolle bei der Modulation der Invasion und Zerstörung von Gewebe zu spielen scheinen. Die Resistenz einiger Parasiten hat die Forscher dazu veranlasst, einen anderen Ansatz zu untersuchen. Cystein-Protease-Inhibitoren könnten eine alternative Behandlung für arzneimittelresistente parasitäre Infektionen darstellen.
Forscher haben den möglichen Einsatz von Cystein-Protease-Inhibitoren zur Bekämpfung der Alzheimer-Krankheit untersucht. Eine abnormale Akkumulation von Beta-Amyloid-Peptiden im Gehirn spielt eine Rolle beim Fortschreiten dieser Erkrankung. In Tierstudien haben Cystein-Protease-Inhibitoren die Beta-Amyloid-Peptid-Gehirnspiegel um bis zu 70 Prozent gesenkt, indem sie Cathepsin B blockierten. Dieser Effekt führt zu verbesserten Gedächtnisdefiziten im Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit.