Proteasenkomplexe

Proteasenkomplexe sind mehrteilige Enzymassemblies, die proteolytische Aktivitäten vermitteln. Sie bestehen typischerweise aus einer katalytischen Proteaseeinheit und regulierenden Untereinheiten, die Substrate erkennen, binden und dem Enzym zugänglich machen. Durch ihre Bauweise ermöglichen Proteasenkomplexe eine kontrollierte Proteolyse von ausgewählten Zielproteinen in Zellen.

Ein bekanntes Beispiel ist der Proteasom-Komplex in Eukaryoten. Der 26S-Proteasom besteht aus einem 20S-Kernpartikel, der die proteolytischen Untereinheiten beherbergt, und einem 19S-Regulatorpartikel, der Substrate identifiziert, entfaltet und in den Kern transportiert. In Bakterien und Mitochondrien kommen ebenfalls ATP-abhängige Proteasen wie ClpXP und Lon in Form von Komplexen vor, die aus einem ATPase-Teil und einer proteolytischen Kammer bestehen.

Der Abbau erfolgt in der Regel nach dem Tag der Ubiquitinierung: Polyubiquitinmarkierte Zielproteine werden vom Regulatorteil erkannt, ATP-verbraucht, entfaltet und in die proteolytische Kammer geführt, wo sie in kurze Peptide gespalten werden. Dieser Prozess ist entscheidend für Proteinqualität, Regulation von Signalwegen und Antigenpräsentation (MHC-Klasse-I).

Störungen der Funktion oder Überaktivität von Proteasenkomplexen sind mit Krankheiten wie Neurodegeneration, Krebs und Immunstörungen assoziiert. In der Medizin kommen Proteasomenhemmer wie Bortezomib oder Carfilzomib zum Einsatz, um die Proteasomaktivität in bestimmten Krebsarten zu hemmen.