Metalloproteasen

Metalloproteasen (früher auch: Metallopeptidasen) sind Enzyme, die die Peptidbindungen eines Proteins (Eiweiß) spalten können (Proteolyse), wobei ein Molekül Wasser verbraucht wird (Hydrolyse) und das Wassermolekül von einem oder zwei Metallkationen in Position gehalten wird. Das Metallion ist an zum Enzym gehörenden Aminosäuren-Seitenresten gebunden.^[1]

Eine erste grobe Einteilung der Metalloproteasen kann nach Art der Proteolyse geschehen, in Metalloendopeptidasen (Metalloproteinasen) und Metalloexopeptidasen (Metallopeptidasen im engeren/neueren Sinn).

Das UniProt-Consortium gibt regelmäßig eine Liste der Peptidasen heraus, die diese Enzyme nach ihrer evolutionären Abstammung kategorisiert. Die Daten der Liste sind, mit hochwertiger Information versehen, in der MEROPS-Datenbank abrufbar. Eng verwandte Moleküle sind dabei in Familien zusammengefasst, deren Bezeichner aus einem Buchstaben ('M' für Metalloproteasen) und einer Zahl bestehen. Familien wiederum gehören zu Clans, deren Familien verwandt sind. Clan Bezeichner haben statt Zahlen einen Buchstaben.^[2]

Es gibt 54 Metalloprotease-Familien in 15 Clans (Stand: 2008), wobei dem Clan MA mit 39 Familien eine hervorragende Bedeutung zukommt. Allein 19 dieser 39 Familien können den neutralen Zink-Metallopeptidasen zugeordnet werden.^[3]

Im Folgenden die wichtigsten menschlichen Metalloproteasen:

Eine spezielle Art Metalloproteasen sind Matrix-Metalloproteasen. Deren Einteilung kann erfolgen in^[4]

• Kollagenasen
• Gelatinasen
• Stromelysine

Im MEROPS-System sind Matrix-Metalloproteasen vollständig in der Familie M10A enthalten.

2006 veröffentlichten Forscher der Johannes Gutenberg-Universität Mainz Ergebnisse von Experimenten, in denen an Mäusen gezeigt wurde, dass die Plaques, die bei der Alzheimer-Krankheit gebildet werden, durch eine bestimmte Metalloprotease aufgelöst werden können. Die ADAM-Metalloproteasen ADAM10, eine sogenannte α-Sekretase, kann die Entstehung solcher β-Amyloid-Ablagerungen im Gehirn verhindern. Es handelt sich dabei um eine Metalloprotease, die in den Synapsen gesunder Nervenzellen aktiv ist.^[5]

ADAM-Metalloproteasen gehören vollständig zur MEROPS-Familie M12.

• Aminopeptidase A (Glutamyl-Aminopeptidase, M1)
• Angiotensin Converting Enzyme (M2)
• Neurolysin (M3)
• MMP20 (M10)
• Meprin A (M12A)
• Neprilysin (M13)
• Carboxypeptidase A1 (M14)
• Insulinase (M16)
• Leucin-Aminopeptidase (M17)
• Renale Dipeptidase (M19)
• Methionin-Aminopeptidase 1 (M24)
• CAAX-Prenylprotease 1 (M48)

Wichtige Metalloproteasen anderer Lebewesen:

• Botulinumtoxin (Botox, M27)
• Tetanustoxin (M27)
• Presequence Protease (M16)
• Bitisgabonine-Untereinheit
• Hementerin

1. ↑ Definition Metallopeptidase-Aktivität bei GeneOntology
2. ↑ UniProt: Peptidase families: classification and list of entries.
3. ↑ MEROPS: Liste der Clans und Familien
4. ↑ Hannes Leischner: Basics Onkologie. Elsevier GmbH Deutschland, 2007, ISBN 3-437-42326-6, S. 10
5. ↑ U. Schmitt et al.: Over-expression of two different forms of the a-secretase ADAM10 affects learning and memory in mice. Behav Brain Res. 175/2/2006. S. 278–284. PMID 17014917

Commons: Metalloproteasen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• PR Max-Delbrück-Centrum: Von der Hydra bis zum Menschen. Metalloproteasen – eine Enzym-Familie und ihre Verbindung zur Tumorentstehung und Metastasierung
• Protopedia: Metalloproteases