Serpin

Die Begriffe Serpin und Serinprotease-Inhibitor lassen sich streng genommen nicht synonym verwenden, da es außerhalb der Serpin-Familie viele weitere Hemmstoffe für Serinproteasen gibt. Umgekehrt ist auch das Wirkspektrum von Serpinen nicht auf Serinproteasen beschränkt.

Zu den wichtigen Serpinen zählen unter anderem:

• α1-Antitrypsin
• Antithrombin
• C1-Inhibitor (alter Name: C1-Esterase-Inhibitor)
• Ovalbumin
• Plasminogen-Aktivator-Inhibitor 1

Serpine sind auf Sekundärstruktur-Ebene unter anderem aus einer charakteristischen Konformation von 3 β-Faltblättern und 9 α-Helices aufgebaut. Diese bilden ein aktives Zentrum aus, welches strukturell unter Spannung steht.

Serpine blockieren irreversibel über so genannte Selbstmordsubstrate das aktive Zentrum von (Serin)-Proteasen. Bei proteolytischer Spaltung des oben beschriebenen aktiven Zentrums verliert die Struktur ihre Inhibitor-Eigenschaft.

Inhibitorische Serpine binden an Proteasen in der Nähe der katalytischen Domäne. Die Hemmung ist zunächst als sterische Hinderung zu klassifizieren. Die Proteasen öffnen in der Folge das Serpin, und die freiwerdende konformatorische Spannung führt zu ausgedehnten Konformationsänderungen und so zu einer Zerstörung der Protease.

Aufgrund der komplizierten Struktur, von der die Funktion abhängt, kommen bei Serpinen spezielle Defekte vor, die auch als Serpinopathien bezeichnet werden. Diese Mutationen könne einerseits einen Funktionsverlust bewirken, andererseits zur Polymerisation des Proteins z.B. in Leber- oder Nervenzellen mit daraus resultierenden Organschäden führen.

Ein bekanntes Beispiel ist der Alpha-1-Proteinaseinhibitormangel. Die fehlende Wirkung des Alpha-1-Antitrypsins als Protease-Inhibitor führt vor allem zu Lungenschäden, außerdem kann das fehlerhafte Protein in den Leberzellen akkumulieren.

Biochemie und Pathobiochemie - Loeffler, Petrides 8. Auflage

Es sind in der UniProt-Proteindatenbank 32 Proteine der Serpinfamilie bekannt, 140 Sequenzen wurden analysiert.