Cysteinprotease

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Reaktionsmechanismus der Spaltung einer Peptidbindung durch eine Cysteinprotease.

Es handelt sich hierbei um eine spezielle Form der zu den Hydrolasen gehörenden Proteasen.

Zu den Cysteinproteasen zählt beispielsweise das Enzym Papain. Sie sind charakterisiert durch eine sogenannte katalytische Triade bestehend aus Cystein, Histidin und Aspartat. Diese bildet das aktive Zentrum des Enzyms aus.

[Bearbeiten] Reaktionsmechanismus der Cysteinproteasen

Im wesentlichen spalten die Proteasen die Peptidbindung.

Dies geschieht folgendermaßen: Das Cystein wird basenkatalytisch durch das Histidin aktiviert, d. h. das Proton der Thiolgruppe wird auf den Stickstoff des Histidins übertragen (oben links im Bild). Das nun positiv geladene Histidin wird durch die negativ geladenen Aspartat-Seitenkette (nicht dargestellt) stabilisiert. Es erfolgt ein nucleophiler Angriff des Thiolats an das C1-Atom der Peptidbindung (oben rechts), sodass ein tetraedrischer Übergangszustand entsteht (mittig rechts). Der Stickstoff der Peptidbindung wird nun säurekatalytisch, d. h. er wird protoniert, durch das Histidin abgespalten. Es liegt jetzt eine Thioesterbindung zwischen dem Enzym und dem Rest der Peptidkette vor, ein sogenanntes Acylenzym (unten rechts). Dieses Intermediat wird nun durch Wasser nucleophil am partiell positiv geladenen C1-Atom angegriffen (unten links). Es bildet sich wieder ein tetraedrischer Übergangszustand, bevor das restliche Peptid mit neuer Carboxylgruppe abgespalten wird und das verbleibende Proton vom Wasser, die jetzt wieder freie Cysteinseitenkette zum Thiol protoniert (mittig links). Es liegen somit jetzt zwei Teilpeptide mit einem neuen Aminoterminus bzw. einem neuen Carboxylterminus vor.

[Bearbeiten] weitere Proteasetypen

• Serinproteasen
• Aspartatproteasen
• Metalloproteasen