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]

Klassifizierung

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

Klassifizierung nach UniProt/MEROPS

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]

Clan	Bezeichnung	Exo Endo	Metall	Exemplarisches Enzym	UniProt	Familien
MA	Neutrale Zink-Metallopeptidasen		Zink	Thermolysin (Bacillus stearothermophilus)	P06874	M1-13 M26-7 M30 M32 M34-6 M41 M43 M48 M54 M56-7 M60-1 M64 M66 M72
MC	Zink-Carboxypeptidasen	Exo	Zink	Carboxypeptidase A1 (Bos taurus)	P00730	M14
MD		Exo	Zink	D-Ala-D-Ala-Carboxypeptidase (Streptomyces albus)	P00733	M15 M74
ME	Insulinasen	Endo	Zink	Pitrilysin (E. coli)	P05458	M16 M44
MF	Cytosol-Aminopeptidasen	Exo	Zink, Mangan	Leucin-Aminopeptidase (Bos taurus)	P00727	M17
MG	Methionin-Aminopeptidasen	Exo	Zink/Cobalt	Methionin-Aminopeptidase (Salmonella typhimurium)	P0A1X6	M24
MH		Exo	2·Zink	Bakterielle Leucin-Aminopeptidase (Vibrio proteolyticus)	Q01693	M18 M20 M28 M42
MJ	Renale Dipeptidasen	Exo	2·Zink	Isoaspartyl-Dipeptidase (E. coli K12)	P39377	M19 M38
MK	Glycoproteasen	Endo	(2·Zink)	Glycoprotease (Mannheimia typhimurium)	P36175	M22
MM	Neutrale Zink-Metallopeptidasen	Endo	Zink	Site-2-Protease (Homo sapiens)	O43462	M50
MN		Exo	2·Zink	D-Aminoprotease (Bacillus subtilis)	P26902	M55
MO		Endo	Zink	Lysostaphin (Staphylococcus simulans)	P10547	M23
MP			Zink	JAMM-like Protein (Archaea)	A0B7A7	M67
MQ			2·Cobalt	Aminopeptidase T (Thermus aquaticus)	P23341	M29
M- (nicht zugeo.)						M49 M73 M75-6

Beispiele

Im Folgenden die wichtigsten menschlichen Metalloproteasen:

Matrix-Metalloproteinasen

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.

ADAM-Metalloproteasen

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.

Weitere Beispiele

• 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