Tsüsteiinproteaasid

Tsüsteiinproteaasid on proteaaside rühm, mille katalüütiline mehhanism tugineb tsüsteiin-residuumile. Nad lagundavad valkude peptiidseid sidemeid, ning katalüüs toimub tsüsteiini nukleofiilse ründamise kaudu; histidiin residuum juhib protonatsiooni ning mõnel juhul aitab stabiliseerida lisaks asparaginiin (Asn). Enamik tsüsteiinproteaasidest kuulub papaiinilaadsesse perekonda C1, kuid teised rühmad, nagu kaspaseid ja kathepsiinid, kuuluvad samuti sellesse klassi.

Papaiinilaadsed tsüsteiinproteaasid (perekond C1) on üks paremini tuntud rühm. Need on tavaliselt monomeerid ja toimivad erinevates pH-tingimustes. Kaspaseid on olulised apoptoosi reguleerimisel ning lysosoomsed kathepsiinid (nt kathepsiin B, L, S) osalevad valkude degradatsioonis happelises lysosoomikeskkonnas ning mõnel juhul ka ekstratsellulaarselt.

Tsüsteiinproteaasid täidavad erinevaid bioloogilisi rolle. Nad osalevad valkude lagundamisel, antigeeni esitamisel, koe remodelmimisel ja immuunvastustes. Aktivatsioonirežiimid on liigiti erinevad: papaiinilaadsed ensüümid võivad olla aktiivsed kohe pärast sünteesi, kas pro-ensüümidena; kaspaseid tuleb enne toimimist proteolüütiliselt aktiveerida, kathepsiinid võivad olla pro-enzüümidena või active vormis.

Kontrollirežiimidesse kuuluvad endogeensed inhibiitorid, peamiselt tsüstatiinid, mis seovad aktiivseid tsüsteiin-residuume. Reguleerimist mõjutab pH, redoks olek ja proforma (zymogeenid) olemus. Need mehhanismid tagavad spetsiifilise ja kontrollitud toimimise.

Meditsiinis on tsüsteiinproteaasid uurimis- ja terapeutilised sihtmärgid. Nende inhibiitoreid arendatakse vähkude ja põletikuliste protsesside modulaatoritena; samuti uuritakse kaspase-inhibiitoreid neurodegeneratiivsete haiguste ja autoimmuunsete seisundite jaoks.