Proteaseinhibitor
Ein Proteaseinhibitor ist eine chemische oder biologische Verbindung, die die enzymatische Aktivität von Proteasen blockiert — Enzymen, die Peptidbindungen spalten können. In der Peptidforschung erfüllen diese Inhibitoren zwei zentrale Aufgaben: Sie schützen die untersuchten Peptide vor kontaminierenden oder endogenen Proteasen, und sie dienen als Forschungsobjekte für bestimmte biologische Signalwege.
Je nach Mechanismus gibt es mehrere Klassen. (1) Serinprotease-Inhibitoren: PMSF, Aprotinin, Leupeptin (Zielenzyme Trypsin, Chymotrypsin, Plasmin, Thrombin). (2) Cysteinprotease-Inhibitoren: E-64, Iodacetamid (Zielenzyme Papain, Caspasen, Cathepsine). (3) Metalloprotease-Inhibitoren: EDTA, EGTA, 1,10-Phenanthrolin (chelatieren Zn²⁺, Ca²⁺, blockieren MMPs, ACE, Neprilysin). (4) Aspartylprotease-Inhibitoren: Pepstatin A (Zielenzyme Pepsin, Renin, BACE-1).
Im Laboralltag kombinieren kommerzielle Cocktails (Complete Protease Inhibitor, Halt) 4 bis 7 Inhibitoren, die das gesamte Spektrum abdecken. Sie werden Zelllysaten, Gewebehomogenaten und Reinigungspuffern systematisch zugesetzt, um eine artefaktbedingte Proteolyse der Zielpeptide während der Extraktion zu verhindern.
Bei Forschungspeptiden selbst in Lösung ist eine proteolytische Kontamination unter sterilen Bedingungen meist vernachlässigbar, doch bestimmte In-vitro-Protokolle (Inkubation in Serum, Zellkultur) erfordern die Zugabe von Inhibitoren, um die „reine“ Aktivität unabhängig vom proteolytischen Umsatz zu messen.
Schließlich können bestimmte Katalogmoleküle in gezielten Forschungskontexten selbst als selektive Inhibitoren wirken (Studien zu DPP-4, ACE, Neprilysin, MMP) und so vielfältige experimentelle Wege eröffnen. Jede Handhabung bleibt strikt RUO: Diese Inhibitoren sind Laborwerkzeuge, keine Substanzen zur Anwendung am Menschen.
Proteaseinhibitoren werden nach dem katalytischen Mechanismus klassifiziert, den sie blockieren: Serinprotease-Inhibitoren (PMSF irreversibel, AEBSF stabiler in Lösung, Aprotinin reversibel mit breitem Spektrum, Chymostatin), Cysteinprotease-Inhibitoren (E-64 gegen Papain und Cathepsine, Leupeptin mit breitem Spektrum), Metalloprotease-Inhibitoren (EDTA als Zn²⁺/Ca²⁺-Chelator, 1,10-Phenanthrolin, Phosphoramidon), Aspartylprotease-Inhibitoren (Pepstatin A gegen Pepsin, Renin, Cathepsin D).
In der RUO-Peptidforschung dienen diese Inhibitoren mehreren Zwecken: (1) Peptide in Zelllysaten oder biologischen Proben während der pharmakokinetischen Quantifizierung zu erhalten, (2) Zielenzyme während In-vitro-Aktivitätstests zu stabilisieren, (3) bestimmte Stoffwechselwege durch selektive Blockade einer Enzymklasse zu untersuchen. Kommerzielle Cocktails (Roche cOmplete, Sigma P8340) kombinieren 4-7 Inhibitoren für ein breites Spektrum. Einige therapeutische Peptide sind selbst endogene Inhibitoren (z. B. Ac-SDKP als Inhibitor der Prolyl-Oligopeptidase, BPP-9a als ACE-Inhibitor, der am Ursprung von Captopril steht). Die Hemmung wird mittels kinetischem Michaelis-Menten-Assay (IC50, Ki, Km) mit fluorogenem oder chromogenem Substrat gemessen.