Le serin proteasi (SP) sono enzimi che scindono i legami peptidici nelle proteine, in cui la serina funge da amminoacido nucleofilo nel sito attivo.
Costituiscono una particolare classe di proteasi, il cui meccanismo catalitico si basa sulla presenza di un residuo di serina nel sito attivo.
Le proteasi a serina eucariotiche sono la tripsina, la chimotripsina e l’elastasi che mostrano analogie sia a livello del sito catalitico che per la struttura tridimensionale. Tuttavia esse agiscono su amminoacidi diversi:
- la tripsina taglia sul carbossile degli amminoacidi basici ovvero lisina e arginina,
- la chimotripsina taglia sul carbossile di amminoacidi apolari ovvero fenilalanina, tirosina, triptofano, leucina e isoleucina
- l’elastasi esercita la sua azione sulle catene laterali di piccoli amminoacidi come alanina
Proteasi
Le proteasi appartengono alla classe delle idrolasi, enzimi che rompono un legame chimico mediante l’aggiunta di una molecola d’acqua.
Sebbene l’idrolisi di un legame peptidico è energeticamente favorita questo processo è molto lento a temperatura e pH normali. Secondo alcuni ricercatori un semplice legame peptidico tra due amminoacidi in acqua e temperatura ambiente ha un’emivita di diversi anni. Ad esempio, capelli e lana, costituiti quasi interamente da proteine, possono rimanere nell’acqua per settimane senza rompersi. Allo stesso modo, gli alimenti ricchi di proteine possono essere fatti bollire per ore senza che siano decomposti in amminoacidi
Triade catalitica
Le strutture delle proteasi della serina mostrano che i siti attivi di questi enzimi condividono una particolare disposizione sterochimica nota come triade catalitica.
Essa consiste di serina (Ser), insieme a un residuo di istidina (His) e di aspartato (Asp).
La triade è esemplificata dalla chimotripsina che usa la sua triade per idrolizzare le strutture proteiche.
Nella triade la serina agisce da nucleofilo, l’istidina funge da acido o da base e l’aspartato orienta il residuo di istidina e neutralizzare la carica che si sviluppa sull’istidina durante gli stati di transizione.
Le serin proteasi sono coinvolte in molti processi biologici tra cui il metabolismo degli alimenti e la coagulazione del sangue. Inoltre combattono le infezioni e aiutano i virus a infettare le cellule come nel caso dell’epatite C. Svolgono ruoli nello sviluppo, nel mantenimento e nella patologia del sistema nervoso
Inibitori della serin proteasi
Gli inibitori delle proteasi della serina o serpine sono una superfamiglia di proteine in grado di inibire l’attività enzimatica delle serin proteasi e svolgono un ruolo importante nella coagulazione del sangue, nell’infiammazione e nella fibrinolisi
Sebbene le proteasi della serina siano di grande importanza, a volte possono essere potenzialmente pericolose se non adeguatamente controllate. Tra i rischi di una loro attività eccessiva vi sono: coagulazione inappropriata, melanizzazione e danno tissutale. La loro azione è strettamente regolata dai loro inibitori (SPI) che agiscono una volta che le SP hanno esercitato la loro attività enzimatica inattivandole. Tuttavia gli SPI possono:
- presentare difetti e ciò provoca che le proteasi libere possano arrecare danni all’organismo
- polimerizzare e, se queste macromolecole si formano all’interno delle cellule nervose, si ha un blocco della funzione nervosa di intere aree del cervello