CPDW-II

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Einleitung

Carboxypeptidasen (CPs) sind eine Klasse von Exonukleasen der Peptidkette, die spezifisch freie Aminosäuren vom C-Terminus von Peptidketten schrittweise abspalten und freisetzen. In tierischen und pflanzlichen Geweben und Organen erfüllen Carboxypeptidasen wichtige physiologische Funktionen. Carboxypeptidasen finden breite Anwendung in der pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittelindustrie sowie in weiteren industriellen Bereichen. Im medizinischen Kontext: Da Carboxypeptidasen an zahlreichen biochemischen Reaktionen im Organismus beteiligt sind, können sie über den Nachweis von Carboxypeptidasen im Körper zur Diagnostik und Therapie von Erkrankungen eingesetzt werden; darüber hinaus können sie in der Medizin zur Degradation unerwünschter Substanzen (z. B. Toxine) im Körper verwendet werden. In der Lebensmittelindustrie können sie u. a. zur Herstellung von Oligopeptiden mit hohem F-Wert, zur Entfernung von Ochratoxin aus Lebens- und Futtermitteln sowie als Entbitterungsmittel eingesetzt werden.

Herkunft

Nach Herkunft lassen sich Carboxypeptidasen in tierische, pflanzliche und mikrobielle Carboxypeptidasen einteilen. In verschiedenen Kompartimenten von Säugetieren sind eine Reihe von Metallopeptidasen enthalten, die die jeweiligen physiologischen Funktionen erfüllen. So unterstützen beispielsweise die pankreatischen Carboxypeptidasen A und B hauptsächlich die Verdauung, Carboxypeptidase E prozessiert selektiv bioaktive Peptide, Carboxypeptidase M ist selektiv an der Prozessierung von Peptidhormonen beteiligt, und Carboxypeptidase D (im Golgi-Apparat) sowie Carboxypeptidase N (im Plasma) sind an der Prozessierung von Peptiden und Proteinen beteiligt. Die Forschung zu tierischen Carboxypeptidasen konzentriert sich vor allem auf den Menschen, das Schwein, das Rind sowie die Hausmaus (Mus musculus).

Carboxypeptidase D

Carboxypeptidase D kann sich auf eines von mehreren Enzymen beziehen. Zu einer Familie von Serin-Carboxypeptidasen (d. h. Enzymen, die ein Serinrest im aktiven Zentrum nutzen) gehören (EC 3.4.16.6, Getreide-Serin-Carboxypeptidase II, Saccharomyces-cerevisiae-KEX1-Genprodukt, Carboxypeptidase Kex1, KEX1-Gen-Serin-Carboxypeptidase, KEX1-Carboxypeptidase, KEX1-Proteinase, KEX1DELTAp, CPDW-II, Serin-Carboxypeptidase, Phaseolus-Proteinase) als Enzym. Dieses Enzym weist ein pH-Optimum von 4,5–6,0 auf, wird durch Diisopropylfluorophosphat gehemmt und katalysiert die folgende chemische Reaktion

Metallocarboxypeptidase

Ein vollständig anderes Enzym wurde ebenfalls als Carboxypeptidase D bezeichnet. Dieses zweite Enzym ist eine Metallocarboxypeptidase (d. h., es nutzt Zinkionen im aktiven Zentrum anstelle von Serinresten) und wird in Säugetiergeweben breit exprimiert. Metallocarboxypeptidasen sind eine Gruppe extrazellulärer Carboxypeptidasen mit hoher Aktivität unter neutralen oder schwach basischen Bedingungen; hierzu zählen u. a. Carboxypeptidasen A und B, Lysin-Carboxypeptidase (EC 3.4.17.3), Glycin-Carboxypeptidase (EC 3.4.17.4) sowie Glutamat-Carboxypeptidase (EC 3.4.17.11). Carboxypeptidase A kann C-terminale Aminosäuren (mit Ausnahme von Prolin, Hydroxyprolin, Arginin und Lysin) freisetzen und besitzt eine ausgeprägte Hydrolyseaktivität gegenüber carboxyterminalen Aminosäuren mit aromatischen Seitenketten sowie großen aliphatischen Seitenketten. Im Vergleich dazu setzt Carboxypeptidase A unpolare Aminosäuren, Histidin, Threonin und Homoserin relativ schnell frei, während Aspartinsäure, Serin, Methionin und Lysin langsamer freigesetzt werden; mit steigendem pH-Wert nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit gegenüber Aspartinsäure, Serin und Methionin jedoch kontinuierlich zu.

Anwendungen

• Pharmazeutischer Leitwirkstoff
• Potenziell wichtiges Arzneimittel-Target
• Lebensmittelindustrie
• Hydrolyse von Ochratoxin A in Lebens- oder Futtermittelprodukten
• Entgiftung von Sojaprotein-Hydrolysat
• Biotechnologie
• Modellenzyme, entwickelt zur Verwendung als spezifische Inhibitoren von Zinkproteasen
• Insulinproduktion
• Peptidsynthese