Eine Carboxypeptidase ist ein Protein, das an der Verdauung von Proteinen aus Lebensmitteln beteiligt ist. Es gibt eine Reihe von Carboxypeptidasen im Körper mit unterschiedlichen Rollen und Präferenzen für Substrate. Sie haben zahlreiche andere Rollen im Zellstoffwechsel, einschließlich der Reifung von Hormonen.
Um eine Carboxypeptidase zu definieren, ist es zunächst notwendig, ein Protein zu definieren. Diese Art von Molekülen besteht aus langen Aminosäureketten, wobei jedes Aminosäurepaar durch eine Peptidbindung zusammengehalten wird. Die Reihenfolge der Aminosäuren variiert in verschiedenen Proteinen.
Jede Aminosäure hat eine N-terminale Gruppe am Anfang und eine C-terminale Gruppe am Ende. Die Peptidbindungen, die die Aminosäuren verbinden, verbinden die C-terminale Gruppe einer Aminosäure mit der N-terminalen Gruppe der nächsten. Enzyme, die Proteasen genannt werden, spalten Peptidbindungen, indem sie der Bindung ein Wassermolekül hinzufügen, was zu einer Unterbrechung der Aminosäurekette führt. Dies führt zu großen Proteinfragmenten, die als Polypeptide bekannt sind, oder zu kürzeren Fragmenten, die als Peptide bekannt sind.
Es gibt Proteasen, die in der Mitte der Kette spalten, die als Endopeptidasen bezeichnet werden. Sie hinterlassen große Proteinfragmente, die von Exopeptidasen verdaut werden. Ein Beispiel für eine Exopeptidase ist eine Carboxypeptidase, die die letzte Aminosäure vom C-Terminus oder der Carboxygruppe des Peptids oder Polypeptids abspaltet. Mehrere Carboxypeptidasen können gemeinsam wirken, um ein Protein oder Polypeptid vollständig abzubauen.
Die ersten untersuchten Carboxypeptidasen waren diejenigen, die an der Verdauung von Proteinen aus der Nahrung beteiligt sind. Diese Proteine müssen in Aminosäuren oder sehr kleine Peptide zerlegt werden, damit der Körper sie verwenden kann, um die Proteine zu bauen, die er für Wachstum und Stoffwechsel benötigt. Carboxypeptidase A und B werden in der Bauchspeicheldrüse als inaktive, größere Formen synthetisiert, dann in den Dünndarm transportiert und durch die Spaltung einer anderen Protease aktiviert. Dadurch wird verhindert, dass sie das Gewebe beschädigen, in dem sie produziert werden.
Diese beiden Enzyme unterscheiden sich in den Strukturen, die sie spalten. Jeder bevorzugt unterschiedliche Aminosäuren an der C-terminalen Gruppe des Peptids. Die Endprodukte der Enzyme sind freie Aminosäuren und kleine Peptide aus zwei oder drei Aminosäuren. Diese Produkte werden von den Epithelzellen des Dünndarms aufgenommen.
Eine andere Carboxypeptidase von großer Bedeutung in der Physiologie von Säugetieren ist die Carboxypeptidase E, auch bekannt als Carboxypeptidase H. Dieses Enzym aktiviert Peptidhormone wie Insulin und Neurotransmitter, die Peptide sind. Es tut dies, indem es basische C-terminale Aminosäuren abspaltet. Andere Carboxypeptidasen haben Funktionen, die von der Wundheilung bis zur Blutgerinnung reichen.
Carboxypeptidasen können medizinische Anwendungen haben. Die giftige Verbindung Methotrexat wird manchmal zur Behandlung von Krebspatienten eingesetzt. Wenn Menschen unter toxischen Wirkungen der Krankheit leiden, wie zum Beispiel Nierenversagen, wird Carboxypeptidase G2 verwendet, um die Toxizität zu behandeln. Es baut das Methotrexat in eine inaktive Form ab.