Peptidase

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 21. November 2016
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Peptidasen sind Enzyme, die Peptidbindungen von Peptiden und Proteinen auf katalytischem Wege durch Hydrolisierung, also über die Anlagerung eines H2O-Moleküls, aufspalten können.

Peptidasen sind extra- und intrazellulär tätig. Es geht dabei nicht nur um den Abbau von Proteinen und Peptiden zur Energiegewinnung und zur Gewinnung von Fragmenten für den Aufbau neuer Proteine, sondern auch um eine Vielzahl spezialisierter Funktionen wie Aktivierung von enzymatisch wirkenden Proteinen oder Neurotransmittern.

Inhaltsverzeichnis

Was ist eine Peptidase?

Das wichtigste Merkmal, das alle Peptidasen auszeichnet, ist ihre Fähigkeit, Peptidbindungen zwischen zwei Aminosäuren über eine Hydrolisierung aufzulösen. Es wird dabei ein H2O-Molekül angelagert und entspricht praktisch der Umkehrung des Peptisierungsprozesses.

Proteine und Peptide setzen sich aus einer Aneinanderreihung von Aminosäuren über Peptidbindungen zusammen. Der einzige Unterschied zwischen Peptiden und Proteinen besteht darin, dass Proteine aus Ketten von mehr als etwa 100 Aminosäuren bestehen, während Peptide kürzere Ketten von mindestens zwei bis etwa maximal 100 Aminosäuren aufweisen. Die Vielzahl der auf bestimmte Angriffspunkte und Katalyseverfahren spezialisierten Peptidasen stellt eine allgemeingültige Klassifizierung vor Herausforderungen. Grundsätzlich lässt sich zwischen Exo- und Endopeptidasen unterscheiden.

Exopeptidasen greifen Peptidketten entweder vom N-terminalen Ende (Aminopeptidasen) oder vom C-terminalen Ende (Carboxypeptidasen) an und sind darauf spezialisiert, jeweils eine Aminogruppe abzuspalten oder ganze Peptidteilstücke mit zwei, drei oder mehr Aminosäuren. Endopeptidasen sind darauf spezialisiert, an bestimmten Stellen der Proteine anzugreifen. Häufig handelt es sich dabei um den Vorgang der Aktivierung eines Enzyms, vergleichbar mit dem Ausbau eines Arretierungshebels. Peptidasen können gemäß der internationalen EC-Nomenklatur klassifiziert werden.

Funktion, Wirkung & Aufgaben

Peptidasen erfüllen mehrere verschiedene Grundfunktionen. Die auffälligste Funktion und Aufgabe besteht im katabolen Ast des Stoffwechsels in der Fragmentierung von Proteinen in der Nahrung, um sie über die Darmschleimhaut resorbieren zu können.

Die Funktion der Eiweißfragmentierung wird aber auch innerhalb des Körpers zum Abbau körpereigener Proteine zwecks Energiegewinnung oder für die Erzeugung von Proteinfragmenten für den anabolen Teil des Metabolismus zum Aufbau neuer Proteine benötigt. Eine weitere Funktion und Aufgabe besteht darin, bestimmte Proteine nach der Synthese durch Abspaltung einer bestimmten Aminosäure das Protein zu aktivieren. Sogenannte Signalpeptidasen lösen Signalpeptide von Proteinen ab. Damit wird sichergestellt, dass intrazellulär erzeugte Proteine an ihren vorgesehenen Einsatzort verfrachtet werden. Eine wichtige Aufgabe für Peptidasen ist ihre Beteiligung an der Synthetisierung von Antigenen.

Zur Wahrnehmung dieser Funktion schließen sich Peptidasen zu einem Peptidasekomplex, dem Proteasom, zusammen. Intrazelluläre Peptidasen sind in fast allen Zellkompartimenten und Zellorganellen zu finden, wo sie unter anderem für die Aufrechterhaltung des Proteinhaushalts sorgen. Wichtige Funktionen übernehmen Peptidasen auch innerhalb des Gerinnungsprozesses und sind so mitverantwortlich für den schnellen Verschluss einer Wunde, ohne dass sich Blutgerinnsel bilden, die mit dem Blutstrom mitgerissen werden und zu Infarkten führen können.

Bildung, Vorkommen, Eigenschaften & optimale Werte

Peptidasen kommen in fast allen Geweben als extrazelluläre Peptidasen und in praktisch allen Zellen als intrazelluläre Peptide vor mit jeweils unterschiedlichen Aufgaben aber ähnlicher Funktions- und Wirkungsweise. Extrazelluläre Peptidasen werden von exokrinen Drüsen wie den Speicheldrüsen im Mund, der Magenschleimhaut und vor allem von der Bauchspeicheldrüse, dem Pankreas sezerniert.

Bereits im Mund beginnt der Prozess der Eiweißaufspaltung und setzt sich im Magen fort. Die endgültige Aufspaltung der Proteine in definierte Teilstücke, die von Endothelzellen der Darmschleimhaut aufgenommen und resorbiert werden können, geschieht hauptsächlich im Duodenum, des ersten Teilstück des Dünndarms nach dem Magen. Im Dünndarm werden Vorstufen der Verdauungsenzyme, Zymogene genannt, durch Peptidasen in die bioaktive Form durch Abspaltung bestimmter Aminosäuren aktiviert. Die Angabe von Referenzwerten bzw. optimalen Konzentrationen von Peptidasen kann sich immer nur auf eine spezifische Peptidase beziehen und lässt bestenfalls Rückschlüsse auf das Vorliegen bestimmter Probleme erst über den Vergleich mit einigen anderen Laborparametern und anschließender Differentialdiagnose zu.

Beispielsweise kann aufgrund eines erhöhten Leucin-Amino-Peptidasespiegel (LAP) noch nicht auf das Vorliegen einer Cholestase, einem Stau von Verdauungsenzymen schließen. Die LAP-Werte liegen bei Frauen bei 16 – 32 Units pro Liter und bei Männern bei 11 bis 35 Units pro Liter. Wenn die Werte stark erhöht sind, sollten sie mit den Konzentrationen bestimmter Leberenzyme im Blut wie alkalische Phosphatase, Gamma-GTP und einigen anderen Werten abgeklärt werden.

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Krankheiten & Störungen

Enzyme stellen insgesamt die größte Stoffgruppe innerhalb der Proteine dar. Innerhalb der Enzyme nehmen Peptidasen und Lipasen als Verdauungsenzyme einen wichtigen Platz ein.

Die Vielzahl von Peptidasen – es sind mehr als 250 verschiedene Peptidasen bekannt – bedingen, dass es auch zu Stoffwechselstörungen kommen kann, die erworben wurden, also durch einseitige Ernährung, durch Krankheit oder durch Toxine verursacht wurden. Andererseits ist anzunehmen, dass das komplexe Zusammenspiel des Enzym-Stoffwechsels auch durch Genmutationen beeinflusst und beeinträchtigt sein kann. Die Symptome und Risiken, die sich aus den Stoffwechselstörungen ergeben, können leicht bis gravierend sein.

Erst in neuerer Zeit werden die Zusammenhänge zwischen nichtspezifischen Symptomen und spezifischen Störungen im Stoffwechsel der Peptidasen und anderer Enzyme erforscht. Eine verminderte Peptidasenaktivität im Darm führt zu einer vermehrten Aufnahme von längerkettigen Peptiden, die als Teilstücke aus Proteinen entstehen ins Blut und zu einer vermehrten Ausscheidung über die Nieren, so dass der Tatbestand durch eine Urinanalyse relativ einfach feststellbar ist. Interessanterweise wird eine verminderte Peptidasenaktivität mit Krankheiten wie ADS, ADHS, Schizophrenie, Autismus und Depressionen in Zusammenhang gebracht.

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