Gewebeproteasen

Gewebeproteasen sind eine Gruppe von Proteasen, die in Geweben aktiv sind und Proteine der extrazellulären Matrix (ECM) sowie andere Proteine abbauen. Sie ermöglichen Gewebeumbau, Embryonalentwicklung, Wundheilung und die Aufrechterhaltung der Gewebehomöostase. Eine feine Regulation ihrer Aktivität ist entscheidend, da Dysregulation zu Gewebeschäden beitragen kann.

Zu den wichtigsten Klassen gehören Metalloproteinasen (MMPs), die durch ein aktives Zentrum aus einem Zn2+-Ion gekennzeichnet sind. Sie bauen ECM-Komponenten wie Kollagen, Gelatine und Proteoglykane ab. Die Aktivität wird durch TIMPs (Tissue Inhibitors of Metalloproteinases) kontrolliert. Weitere Gewebeproteasen umfassen cysteinproteasen (z. B. Cathepsin B, L, S, K), die lysosomale Enzyme sind und ebenfalls ECM-Komponenten sowie Zelloberflächenproteine spalten; serinproteasen (z. B. Urokinase-aktivierter Plasminogen, Plasmin, verschiedene serinproteasen in der Gewebeumgebung); sowie aspartatproteasen (z. B. Cathepsin D), die in sauren Umgebungen wirken. Außerdem umfassen Gewebeproteasen die ADAMs und ADAMTS, metalloproteasen mit ADAM-Disintegrin-Domänen, die Proteine der Zelloberfläche oder der ECM verarbeiten.

Viele Gewebeproteasen entstehen als inaktive Vorstufen (Proenzyme) und müssen proteolytisch aktiviert werden. Neben TIMPs regulieren weitere Proteaseinhibitoren und Kompartimente die Aktivität: Lokalisierung, pH-Werte und Substratspezifität bestimmen, wann und wo Proteolyse erfolgt.

Physiologisch sind Gewebeproteasen an der Gewebeerneuerung, Embryonalentwicklung, Angiogenese und Wundheilung beteiligt. Pathologisch sind sie in der Krebsinvasion und Metastasierung, Arthritis, Fibrose und Entzündungen maßgeblich beteiligt, da sie ECM und Zellkontakte abbauen und oft Wachstumsfaktoren aktivieren oder freisetzen.

Experimentell lassen sich Gewebeproteasen über Zymographie, Fluorimetrie- oder Fluoreszenzassays sowie Immunohistochemie untersuchen. Therapeutische Ansätze umfassen MMP-Inhibitoren, deren klinische Nutzung wegen Nebenwirkungen begrenzt war; aktuell werden gezielte Hemmstoffe entwickelt, um Gewebeproteasen in Krankheitspfaden präzise zu beeinflussen.