Serinprotease

Serinproteasen weisen im aktiven Zentrum eine katalytische Triade aus Histidin, Asparaginsäure und Serin auf. Der Katalysemechanismus dieser Proteasen basiert auf zwei Mechanismen - der sog. Säure-Base-Katalyse und der kovalenten Katalyse (nukleophiler Angriff).

Bei der Säure-Base-Katalyse spielt vor allem der Imidazolring des Histidins im aktiven Zentrum eine Rolle. Das Histidin fungiert hier als basischer Katalysator. Bei der kovalenten Katalyse erfolgt durch eine reaktive Gruppe (OH-Gruppe des Serins) im aktiven Zentrum ein nukleophiler Angriff auf das Substrat. Dabei wird dieses kovalent an das Enzym gebunden.

Serinproteasen spielen bei vielen wichtigen Vorgängen eine große Rolle, wie zum Beispiel der Verdauung, der Blutgerinnung und der Immunreaktion. Relevante Vertreter sind u.a.:

• Trypsin
• Chymotrypsin
• Elastase
• Plasmin
• Thrombin (aktivierter Faktor II)
• Die aktivierten Gerinnungsfaktoren VII, IX, X, XI und XII
• Proteinase 3
• Neutrophile Elastase

Weitere Vertreter dieser Klasse sind:

• Kallikreine
• C1s (Teil des C1-Komplex des Komplementsystems)
• Mannose-bindendes-Lektin-assoziierte Serinprotease (MBL-assoziierte Serinprotease), ein Teil des Lektinwegs im Komplementsystem

Durch Inhibitoren können die im Blut zirkulierenden Serinproteasen unspezifisch oder spezifisch gehemmt werden. Eine spezifische Hemmung erfolgt besipielsweise durch die sogenannten Serpine. Beispiele der inhibierenden Serpine sind:

• das Antithrombin III
• das Alpha-1-Antitrypsin oder
• der Protein-C-Inhibitor

Ist die Serinproteasehemmung durch eine Mutation gestört oder liegt ein Mangel des jeweiligen Inhibitors vor, können daraus schwere Erkrankungen resultieren, z.B.

• ein Lungenemphysem als Folge eines Alpha-1-Antitrypsinmangels oder
• Thrombosen