Aminopeptidase I

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Einleitung

Aminopeptidase I ist ein zytoplasmatisches, in Vesikel gerichtetes Cvt-Cargoprotein (Cytoplasm-to-Vacuole Targeting, Cvt), ein autophagieähnlicher Protein-Targeting-Mechanismus in Saccharomyces cerevisiae und ein nichtklassischer vesikulärer biosynthetischer Transportweg. Ein zweites Enzym, die α‑Mannosidase, die über diesen Weg ebenfalls in das Vesikel gelangt, wird durch direkte Bindung an den Atg19‑Rezeptor sowie an Aminopeptidase I mittransportiert. Aminopeptidase I bildet einen homododekameren Komplex, der im Zytoplasma synthetisiert und assembliert, in doppelt membranumhüllte Vesikel verpackt und zur Vakuole transportiert wird. Der homododekamere Komplex der Aminopeptidase I weist Exopeptidase-Aktivität gegenüber dem N‑terminalen Leucinrest auf.

Quelle

Aminopeptidasen, eine Gruppe von Proteasen, sind in Organismen unterschiedlicher Spezies weit verbreitet, einschließlich Säugetieren, Pflanzen, Mikroorganismen usw. Aufgrund der komplexen Zusammensetzung und des geringen Gehalts an Aminopeptidasen in Pflanzen und Tieren sind die Extraktionskosten hoch. Mit der raschen Entwicklung der Enzympräparate-Industrie ist zur Deckung der Marktnachfrage die Enzymproduktion mittels mikrobieller Fermentation zum dominierenden Trend und Forschungsschwerpunkt geworden. Aktuelle Berichte nennen ein breites Spektrum an Aminopeptidase-produzierenden Mikroorganismen, die im Wesentlichen in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: (1) eukaryotische Mikroorganismen, darunter Trichoderma, Penicillium, Aspergillus, Hefen u. a.; (2) prokaryotische Mikroorganismen, darunter Pseudomonas, Lactobacillus, Bacillus, Actinomyces u. a.

Anwendungen

• Tiefenhydrolyse von Proteinen

In Kombination mit Proteasen kann der Grad der Proteinhydrolyse deutlich erhöht werden. Bei der Herstellung von Sojasauce, der Käseproduktion und anderen Produkten der Proteinhydrolyse kann dies die Proteinausnutzung verbessern und Kosten reduzieren. So setzten Cui Chun und Zhao Mouming eine Aromaprotease (ein Komplex aus Protease und Aminopeptidase) zur tiefenenzymatischen Hydrolyse von Protein aus blauem Gartenfisch-Ginseng ein; nach 6 Stunden Enzymverdau erreichte die Proteinausnutzungsrate 83,3 %, und der Hydrolysegrad lag nach 21 Stunden bei 59,7 %.

• Herstellung bioaktiver Peptide

Die meisten bioaktiven Peptide sind Zellwachstumsfaktoren; sie liegen im Körper in sehr geringer Konzentration vor, besitzen jedoch eine hohe biologische Aktivität und übernehmen regulatorische Funktionen bei zahlreichen zellphysiologischen Prozessen und Stoffwechselaktivitäten. Ihnen werden gesundheits- und kosmetikbezogene Effekte zugeschrieben. Die kontrollierte enzymatische Hydrolyse von Proteinen zur Gewinnung spezifischer aktiver Peptide ist ein sicheres und effizientes Verfahren zur Herstellung aktiver Peptide. Liu et al. hydrolysierten zunächst Sojaproteinisolat mit einer Protease und anschließend mit einer Aminopeptidase und stellten fest, dass der Peptidgehalt im Produkt im Vergleich zur alleinigen Proteasehydrolyse um etwa 12 % erhöht werden konnte.

• Spezielle Anwendung in der Medizin

Aminopeptidasen können neurotoxische chemische Agenzien und organophosphorhaltige Pestizide wirksam abbauen und können sowohl als medizinisches Antidot als auch als Umweltdesinfektionsmittel eingesetzt werden. Leucyl-Aminopeptidase und weitere Enzyme können zudem als molekularbiologische Werkzeuge zur Bestimmung von Proteinsequenzen verwendet werden.

Produktion

Aminopeptidasen sind in der Natur weit verbreitet; zwischen Aminopeptidasen unterschiedlicher Herkunft bestehen erhebliche Unterschiede hinsichtlich Expression und Substratspezifität. Die Gewinnung von Aminopeptidasen aus Pflanzen und Tieren ist komplexer und kostenintensiver; daher wird die Extraktion entsprechender Aminopeptidasen aus pflanzlichen und tierischen Quellen in der Regel für die Charakterisierung enzymatischer Eigenschaften sowie für die Diagnostik assoziierter Erkrankungen eingesetzt. Im Vergleich zu pflanzlichen und tierischen Enzymen produzieren Mikroorganismen höhere Enzymmengen, erfordern einfachere Aufarbeitungsschritte und ermöglichen geringere Herstellungskosten; die am Markt verfügbaren Aminopeptidase-Produkte werden im Wesentlichen durch mikrobielle Fermentation hergestellt.