Proteasekatalysierte kinetisch kontrollierte Peptidsynthese

Trotz des enormen Fortschritts bei der Synthese von Peptiden und Proteinen mit kommerziellen Peptidsynthesizern und der großen biotechnologischen Möglichkeiten der DNA‐Rekombinationstechnik ist zur racemisierungssicheren Verknüpfung von Peptidsegmenten eine C‐N‐Ligase ein wichtiges Hilfsmittel. Da die Aktivierung der α‐Carboxyfunktion eines Peptidsegmentes mit dem partiellen Verlust der Enantiomerenreinheit verbunden sein kann, bergen chemische Verknüpfungen von Peptidsegmenten Racemisierungsgefahren. Die Natur hat zur Synthese der riesigen Sequenzvielfalt von Peptiden und Proteinen mit der Peptidyltransferase nur ein einziges Enzym entwickelt, das unabhängig vom Charakter der Seitenkettenfunktionen der proteinogenen Aminosäurebausteine seine volle katalytische Funktion entfaltet. Jedoch ist die Peptidyltransferase nur als integraler Bestandteil des Ribosoms in einer koordinierten Interaktion mit anderen ribosomalen Faktoren wirksam, d.h. für die enzymatische Synthese nicht zu verwenden. Alternativ bieten sich für enzymatische Peptidsynthesen, wenn man von den eingeschränkten Möglichkeiten der Nutzung von Multienzymkomplexen der bakteriellen Peptidsynthese absieht, nur noch die Proteasen an, die aber aufgrund ihrer in‐vivo‐Funktion als Hydrolasen keine idealen C‐N‐Ligasen sein können. Erst gezielte thermodynamische und reaktionskinetische Manipulationen ermöglichen die Umkehrung der Proteasewirkung und damit eine Programmierung in Richtung Ligation. Ohne Zweifel ist eine synthesebegünstigende Einflußnahme bei einer durch Serin‐ und Cysteinproteasen katalysierten kinetisch kontrollierten Reaktionsführung variabler und effizienter zu realisieren als bei gleichgewichtskontrollierten Synthesen. Dieser Beitrag beschreibt den Einfluß der Enzymspezifität auf die Effizienz von kinetisch kontrollierten Synthesen. Es werden Schlußfolgerungen für eine breitere Nutzung von Serin‐ und Cysteinproteasen zur Katalyse von C‐N‐Verknüpfungen abgeleitet.