Le proteasi, chiamate anche peptidasi o enzimi proteolitici, sono appunto enzimi, cioè sostanze proteiche che hanno la capacità di mediare le reazioni chimiche e biologiche senza essere modificati o consumati durante questo processo. In generale, ogni enzima agisce solo su una o più sostanze specifiche, chiamate substrato. L’enzima e il suo substrato hanno una forma tra loro complementare nel sito in cui avviene la reazione (sito attivo).
Nello specifico, le proteasi hanno un ruolo di primaria importanza nel processo di digestione delle proteine, in particolare delle proteine alimentari, cioè quelle introdotte con i cibi. Insieme all’amilasi e alla lipasi, infatti, appartengono al gruppo degli enzimi digestivi.
All’interno dell’organismo, le peptidasi sono prodotte nello stomaco, nel pancreas e nell’intestino.
La loro attività, però, non è limitata all’apparato digerente: alcune proteasi hanno funzioni importanti, per esempio, nella regolazione del processo di coagulazione del sangue, ma sono anche coinvolte nei meccanismi di risposta del sistema immunitario ai microrganismi nocivi, in quanto scindono le proteine della membrana cellulare dei virus e dei batteri patogeni, distruggendola. Inoltre, le proteasi regolano la formazione e l’attività di altre molecole (proteine, enzimi e ormoni), trasformandole dalla forma inattiva (precursore) a quella attiva, e degradandole se hanno caratteristiche anomale o sono sintetizzate in quantità troppo elevate. Infine, le proteasi intervengono nella guarigione delle ferite, tenendo sotto controllo la crescita dei nuovi tessuti.
Le proteasi, oltre che dall’organismo umano, possono essere sintetizzate anche da numerosi microrganismi, per esempio virus, che sfruttano gli enzimi proteolitici per replicarsi, aumentando la loro capacità infettiva e la loro virulenza. Ecco perché per il trattamento di alcune infezioni possono essere utili farmaci inibitori delle proteasi.
La loro assunzione deve essere effettuata sempre sotto controllo medico e con particolare attenzione alle interazioni con altri farmaci o sostanze.
Come detto, le proteasi possono avere diverse funzioni nell’organismo, ma la principale è la digestione delle proteine alimentari.
Le proteine sono generalmente molecole di grandi dimensioni, che quindi non possono essere assimilate dall’organismo nella loro forma originaria. Sono formate da unità più semplici chiamate aminoacidi (o amminoacidi o residui amminoacidici); ogni aminoacido è formato da un atomo di carbonio centrale legato a un gruppo amminico, un gruppo carbossilico, un atomo di idrogeno e una catena laterale diversa per ogni aminoacido. Più aminoacidi sono legati tra loro da legami peptidici a formare la cosiddetta catena polipeptidica. Il legame si forma tra il gruppo amminico di un aminoacido e il gruppo carbossilico di quello accanto.
La struttura della singola proteina può prevedere un’unica catena o più catene collegate tra loro da legami chimici; inoltre, le lunghe sequenze di aminoacidi generalmente si ripiegano assumendo una forma tridimensionale caratteristica che, insieme alla sequenza degli aminoacidi, determina le funzioni della proteina.
Durante la digestione, i legami peptidici vengono spezzati grazie all’azione delle proteasi, che intervengono in diverse fasi del processo digestivo. A seguito della reazione attivata da questi enzimi, la complessa struttura proteica originaria viene degradata in frammenti più piccoli fino a isolare i singoli aminoacidi, che possono essere assorbiti molto più facilmente nel sangue e distribuiti, attraverso la circolazione, alle cellule dei diversi tessuti, dove vengono utilizzati in base alle necessità.
Alcuni fattori possono interferire con l’attività delle proteasi, modificando la loro struttura, in particolare la forma del sito attivo, e impedendo quindi il corretto legame con il substrato. Per esempio, è importante il valore del pH. Alcuni enzimi proteolitici sono in grado di svolgere la propria attività in modo efficiente solo in un ambiente acido: è il caso delle proteasi presenti nello stomaco. Al contrario, le proteasi che agiscono a livello dell’intestino hanno bisogno di un ambiente basico. Se il pH viene alterato, gli enzimi non riescono più a esercitare in modo ottimale il proprio effetto proteolitico, e questo si riflette negativamente sul processo di digestione delle proteine.
Anche la temperatura può interferire con l’attività delle proteasi: la maggior parte di questi enzimi funziona in maniera ottimale a 37°C. A temperature molto più basse o molto più alte è possibile che gli enzimi proteolitici cessino di funzionare.
Le proteasi che partecipano alla digestione delle proteine alimentari possono essere distinte, in base al substrato sul quale agiscono, in due categorie:
Le endopeptidasi hanno la capacità di rompere i legami peptidici tra gli aminoacidi che si trovano all’interno della catena polipeptidica. L’attività di queste proteasi porta alla formazione di peptidi di diversa lunghezza.
Questo gruppo di enzimi proteolitici è sintetizzato nello stomaco e nel pancreas e comprende:
La pepsina è prodotta nella mucosa gastrica in una forma inattiva, chiamata pepsinogeno; a contatto con l’ambiente acido dello stomaco si trasforma nella forma attiva, in grado di esercitare l’effetto proteolitico. La pepsina, infatti, è l’enzima proteolitico presente in maggiore quantità nel succo gastrico, che ha un pH particolarmente basso.
Le altre endopeptidasi – cioè la tripsina, la chimotripsina e l’elastasi – sono sintetizzate nel pancreas, anche in questo caso in forma inattiva, e vengono attivate da altre proteasi. Attaccano le proteine parzialmente degradate contenute nel chimo, il cibo “lavorato” dopo il passaggio nello stomaco.
Le esopeptidasi esercitano invece l’effetto proteolitico sui legami degli aminoacidi che si trovano alle estremità della catena, rimuovendo a ogni reazione il residuo più esterno.
Hanno origine principalmente nel pancreas e nell’intestino e comprendono:
Le carbossipeptidasi sono un gruppo di enzimi proteolitici prodotti nel pancreas; alcune sono secrete in forma inattiva, e poi attivate da altre proteasi, mentre altre sono presenti già in forma attiva. Il loro compito è scindere i legami peptidici degli aminoacidi che si trovano nella parte terminale della catena e hanno il gruppo carbossilico libero.
Le amminopeptidasi sono secrete nella mucosa del duodeno e intervengono per staccare dalla catena, uno alla volta, gli aminoacidi terminali che si trovano all’estremità amminica.
Infine, le dipeptidasi sono prodotte ed esercitano la loro attività nell’intestino tenue, rompendo il legame peptidico tra i due aminoacidi che compongono un dipeptide.
Un’altra classificazione, basata sul tipo di aminoacido che catalizza la reazione proteolitica, permette di suddividere le proteasi in sei diversi gruppi:
Infine, gli enzimi proteolitici possono essere distinti in base al valore del pH che consente loro di svolgere la propria attività in modo efficiente. Secondo questa classificazione si possono avere:
Oltre che nell’uomo e negli animali, gli enzimi proteolitici sono presenti anche nei virus, nei batteri e negli organismi vegetali.
Le principali proteasi vegetali sono:
Le proteasi vegetali sono contenute in molti integratori alimentari, sotto forma di estratti dei frutti che le contengono, utili per favorire la digestione di determinate proteine; tuttavia, possono essere causa di allergie nelle persone predisposte.
