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Lexikon der Ernährung: Aminopeptidasen

Aminopeptidasen EC 3.4.11., E aminopeptidases, eine Gruppe von Proteasen aus der Untergruppe der Exopeptidasen, die eine relativ weitgefächerte und oft überlappende Substratspezifität besitzen. Sie spalten Peptidbindungen nahe dem N-terminalen Ende von Polypeptiden. Sie können unterteilt werden in A., die die erste Peptidbindung hydrolysieren (Aminoacyl-Peptidhydrolasen und Iminoacyl-Peptidhydrolasen) und solche, die Dipeptide von der Polypeptidkette abspalten (Dipeptidyl-Peptidhydrolasen). Außer an der Proteinreifung und dem Proteinabbau von einem Ende her sind die A. auch an der Regulierung des Peptidhormonspiegels und der Proteinverdauung im Darm beteiligt.
A. sind im Allgemeinen Zink-Metalloenzyme, die ein hoch konserviertes Zinkbindungsmotiv (-His-Glu-X-X-His-18AS-Glu-) besitzen. Dieses ist für die Enzymaktivität entscheidend und kommt auch in anderen Zink-Metalloenzymen, z. B. dem Thermolysin, vor. Es sind auch A. bekannt, in denen dieses Motiv nicht konserviert ist. So verwendet z. B. die Leucin-A. andere zinkkoordinierende Liganden. Für die Biosynthese der A., die sich in immunologischen Eigenschaften, Substratspezifität, pH-Optimum, Aktivatoren, usw. unterscheiden, sind mehrere verschiedene Genorte verantwortlich. Zusätzlich sorgen posttranslationelle Modifizierungen (beschrieben insbesondere für die menschliche Alanin-A.) für die Existenz multipler Formen. Die Klassifizierung erfolgt im Allgemeinen auf der Grundlage der Substratspezifität und dem Verhalten gegenüber bestimmten Inhibitoren. Beim Versuch, eine Klassifizierung auf der Basis der Aminosäuresequenz durchzuführen, wurden 84 verschiedene Familien mit ähnlichen Strukturen und katalytischen Mechanismen gefunden. Die Zuordnung zu diesen Familien zeigt aber keine Übereinstimmung mit der Klassifizierung aufgrund der Substratspezifität [N.D. Rawlings u. A.J. Barret Biochem. J. 290 (1993) 205–218].
Leucin-Aminopeptidase (LAP, EC 3.4.11.1) hydrolysiert bevorzugt Peptidbindungen, die einem N-terminalen Rest mit einer großen hydrophilen Seitenkette benachbart sind, insbesondere einem Leucylrest. Als synthetische Substrate werden im Allgemeinen Leucinamid, Leucin-4-nitroanilid und Leucinhydrazid verwendet. Das Enzym kommt auch in vielen anderen Zellen und Geweben vor, z. B. in der Lunge, im Magen, in der Niere, im Darm, im Serum und in den Leukocyten. In der klinischen Chemie dient dieses Enzym als Markersubstanz für Leberzellenlyse und kann auch eine empfindlichere Markersubstanz für akute Hepatitis sein als die Aminotransferasen.
Die Alanin-Aminopeptidase (EC 3.4.11.2, früher 3.4.1.2, Arylamidase, Aminopeptidase M) hydrolysiert bevorzugt natürliche und synthetische Substrate mit einem N-terminalen Alaninrest. Andere Aminosäuren, besonders Leucin, können auch entfernt werden, N-terminale Prolylreste werden jedoch nicht angegriffen. Biologische Substrate sind auch Met-Lys-Bradykinin, Lys-Bradykinin, (Met5)-Enkephalin und (Leu5)-Enkephalin. Das Enzym ist in praktisch allen untersuchten Geweben vorhanden und entfaltet eine besonders hohe spezifische Aktivität in den Bürstensaummembranen der proximalen Nierentubuli, des Darms und der Gallenkanälchen. Die native Leber-Alanin-A. ist ein integrales membrangebundenes Ectoenzym, das mit einer N-terminalen Sequenz an der Außenseite der canalicularen Plasmamembran verankert ist. Die menschlichen Enzyme und die Rattenenzyme (Mr 111 kDa) sind zu 77 % homolog und bestehen aus 967 Aminosäuren. Die Enzyme verschiedener Spezies wurden kloniert, u. a. von E. coli und aus dem menschlichen Darm. Alle menschlichen Isoformen der Alanin-A. stammen von einem einzigen Protein ab. Die beobachtete Heterogenität ist drei Arten der posttranslationellen Modifizierung zuzuschreiben: Glycosylierung, begrenzte Proteolyse und Aggregation mit anderen Molekülen.
Die Aminopeptidase P (EC 3.4.11.6) ist in Mikrovillimembranen der Niere vorhanden, membrangebundene Formen finden sich im Darm und in der Lunge von Ratten, in der Rinderlunge und der Meerschweinchenniere. Lösliche Formen kommen im Serum und im Gehirn von Ratten, in menschlichen Thrombocyten und im Meerschweinchenserum vor. Ebenso wurden lösliche Formen aus menschlichen Leukocyten charakterisiert. A. P gehört zu einer Gruppe von Zelloberflächenproteinen, die in der Lipiddoppelschicht durch Glycolyl-phosphatidylinositol (Membranlipide) verankert sind. [G.-J. Sanderink et al. J. Clin. Chem. Clin. Biochem. 26 (1988) 795–807; D. Hendricks et al. Clin. Chim. Acta 196 (1991) 87–96; I. Rusu u. A. Yaron Eur. J. Biochem. 210 (1992) 93–100; J. Wang u. M.D. Cooper in Zinc Metalloproteases in Health and Disease N.M. Hooper (Hrsg.), Ellis Horwood, Chichester 1995]

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