Eine Endopeptidase ist eine Art Protease, ein Enzym aus einer großen Gruppe, das Proteine abbaut. Enzyme sind Proteine, die Reaktionen viel schneller ablaufen lassen. Proteine bestehen aus Aminosäureketten, die durch Peptidbindungen verbunden sind. Diese Verknüpfung verbindet den Carboxylterminus einer Aminosäure mit dem Aminoterminus der nächsten. Endopeptidasen spalten die Peptidbindungen der Aminosäuren innerhalb des Proteins, im Gegensatz zu Exopeptidasen, die an den Enden des Proteins spalten.
Endopeptidasen kommen in allen Klassen von Organismen vor und haben ein breites Spektrum biologischer Aktivitäten. Sie sind an der Proteinverdauung in der Nahrung beteiligt. Dazu gehören die Enzyme Pepsin, Trypsin und Chymotrypsin. Proteasen sind auch an der zellulären Signalübertragung beteiligt, indem sie andere Proteine wie Antikörper oder Hormone abbauen. Sie können Pfade ein- oder ausschalten.
Proteasen werden normalerweise zuerst als größeres Molekül hergestellt, das inaktiv ist. Dies schützt die Zelle, die es synthetisiert, vor Schäden. Sobald die Protease an ihr Ziel, beispielsweise den Magen, geliefert wurde, wird ein Stück des Moleküls entfernt. Dadurch wird die Protease aktiviert.
Aufgrund ihrer unzähligen Rollen bei der Zellfunktion besteht großes medizinisches Interesse an der Endopeptidase-Aktivität. Ein Beispiel hierfür ist die Prolyl-Endopeptidase, die spezifisch nach der Aminosäure Prolin spaltet. Es wurde mit psychischen Störungen wie Depression, Manie und Schizophrenie in Verbindung gebracht. Es besteht klinisches Interesse an Prolyl-Endopeptidase-Inhibitoren als mögliche Antidepressiva.
Ein weiteres Beispiel ist die neutrale Endopeptidase, die mehrere andere Namen hat. Es ist auch als Neprilysin und häufiges akutes lymphatisches Leukämie-Antigen (CALLA) bekannt. Diese Protease baut kleine sekretierte Peptide ab, darunter das Peptid, das als Ursache der Alzheimer-Krankheit impliziert wurde, und mehrere wichtige Signalpeptide. Neutrale Endopeptidase wird manchmal als Krebsmarker verwendet, aber ihre Rolle bei Krebs ist unklar. Inhibitoren wurden entwickelt, um die Schmerzlinderung und die Kontrolle von Bluthochdruck zu unterstützen.
Die Endopeptidasen werden in Abhängigkeit von der Struktur ihres aktiven Zentrums und den von ihnen bevorzugten Bedingungen in verschiedene Familien eingeordnet. Es gibt Serinproteasen, die an ihrem aktiven Zentrum die Aminosäure Serin haben. Zu dieser Familie gehören die Verdauungsproteasen Trypsin und Chymotrypsin sowie die Prolyl-Endopeptidase. Ein in biochemischen Forschungslabors häufig eingesetzter Inhibitor ist die hochgiftige Verbindung Phenylmethansulfonylfluorid (PMSF). Es wird während der Proteinisolierung und -reinigung verwendet, um die Aktivität der Serinprotease zu hemmen, die das zu reinigende Protein abbauen kann.
Cystein-Proteasen haben eine Schwefelgruppe an ihrem aktiven Zentrum und sind in Früchten verbreitet. Diese Enzyme sind in Fleischzartmachern enthalten. Papain ist ein Beispiel für eine solche Endopeptidase und wird zur Behandlung von Bienen- und Wespenstichen verwendet.
Das aktive Zentrum von Asparaginproteasen enthält im Allgemeinen zwei Aspartatgruppen. Metalloendopeptidasen benötigen für ihre Aktivität einen Metall-Cofaktor. Neutrale Endopeptidasen gehören zu dieser Familie und benötigen Zink für ihre Aktivität.