Leupeptin ist ein Proteasehemmer, der von einigen Arten des Bodenbakteriums Streptomyces natürlich produziert wird und so den Abbau von Proteinen hemmt. Im Gegensatz zu vielen synthetischen Protease-Inhibitoren hat es eine sehr geringe Toxizität für den Menschen. Diese Verbindung hat in Tierversuchen gezeigt, dass sie Haarzellen im Ohr vor der Abtötung durch laute Geräusche sowie bestimmte Antibiotika schützt und wiederum Hörverlust verhindert. Leupeptin wird häufig während des ersten Teils der Proteinreinigung verwendet, um zu verhindern, dass Proteasen im Gewebe das interessierende Protein abbauen.
Dieses Naturprodukt ist ein kleines Peptid, ein Molekül, das aus drei verbundenen Aminosäuren besteht und einige ungewöhnliche Eigenschaften hat. An der Aminogruppe der Verbindung befindet sich eine Acetyl-CH3CH2-Gruppe. Darüber hinaus unterscheidet sich die Carboxygruppe chemisch von den meisten Peptiden und Proteinen, da sie eine Aldehydgruppe anstelle einer Carbonylgruppe aufweist.
Proteasen fallen in eine Reihe von Klassen. Der erste große Unterschied besteht darin, ob sie in der Mitte des Moleküls spalten, wie Endopeptidasen, oder ob sie an den Enden der Moleküle entlang knabbern, wie Exopeptidasen. Leupeptin hemmt Proteasen mit Endopeptidase-Aktivität. Es gibt auch weitere Klassifizierungen, die auf der Struktur des aktiven Zentrums basieren, wie Cystein- und Serinproteasen. Dieser Protease-Inhibitor verhindert die Aktivität einiger dieser Enzymtypen wie Trypsin und Proteinase K, während er auch bei anderen wie den Chymotrypsinen unwirksam ist.
Die Breite der Proteasehemmung durch Leupeptin macht es zu einer sehr nützlichen Verbindung in der biochemischen Forschung und der großtechnischen Proteinproduktion. Wenn man beginnt, ein Protein aus einer biologischen Quelle zu isolieren, setzt die Zerstörung des Gewebes im Allgemeinen eine große Anzahl von Proteasen frei, die mit dem Abbau des interessierenden Proteins beginnen können. Biochemiker verwenden normalerweise einen Cocktail von Protease-Inhibitoren, um die Zerstörung des Proteins zu verhindern. Aufgrund seiner Potenz, Aktivität auf ein breites Spektrum von Proteasen und geringer Toxizität ist Leupeptin häufig Bestandteil solcher Mischungen.
Ohrhaare können durch längere Lärmbelastung über 80 Dezibel, Meningitis, Ohrinfektionen, bestimmte Antibiotika und Krebsmedikamente, Alterung und Vererbung zerstört werden. Studien mit Tiermodellen haben gezeigt, dass Leupeptin vielversprechend ist, um die Haarzellen zu schützen und einen hohen Grad an Hörverlust zu verhindern, nachdem die Säugetiere lauten Geräuschen oder bestimmten Antibiotika ausgesetzt wurden. Aminoglykosid-Antibiotika sind in der Regel die Art, die Hörverlust verursachen kann, einschließlich Medikamente wie Gentamycin und Neomycin.