Proteaza cysteinowa to enzym, który rozkłada łańcuchy aminokwasów, które tworzą białko znane jako polipeptydy. Inhibitor proteazy cysteinowej to substancja ukierunkowana na ten enzym. Wykazano, że patogeny wykorzystują proteazy cysteinowe w swoich mechanizmach działania. Dowody wskazują, że proteazy cysteinowe odgrywają rolę w proliferacji raka, osteoporozie, chorobie Alzheimera, zapaleniu stawów i zakażeniach bakteryjnych. Blokując ten enzym, inhibitor proteazy cysteinowej może być ważnym narzędziem w walce z tymi schorzeniami.
Papaina, katepsyna, kaspaza i kalpaina to podstawowe proteazy cysteinowe występujące w roślinach i zwierzętach. Inhibitor proteazy cysteinowej to białko, które może pomóc zneutralizować niepożądaną aktywność proteazy cysteinowej. Niektóre z tych inhibitorów blokują miejsca proteazy, aby uniemożliwić dostęp, a inne zmuszają enzym do samozniszczenia.
Komórki mają kilka strategii ochrony przed złośliwą aktywnością proteazy. Inhibitory apoptozy to rodzina białek, które zakłócają zaprogramowaną śmierć komórki. Białka te działają jako inhibitory proteazy cysteinowej, wiążąc się z kaspazą i hamując jej funkcjonowanie. Wiele wirusów zależy od aktywności kaspazy, aby się rozwijać.
Białka cystatynowe składają się ze zróżnicowanej grupy inhibitorów proteaz cysteinowych, które chronią tkanki przed zniszczeniem powodowanym przez patogenne proteazy cysteinowe. Naukowcy wyizolowali pierwszy tego typu inhibitor proteazy cysteinowej z jaja kurzego. Wykazano, że cystatyna hamuje proteazy cysteinowe papainę i katepsynę.
Inną rodziną białek, które działają jako inhibitory proteazy cysteinowej, są serpiny. Ta klasa białek wykorzystuje unikalny, podobny do samobójstwa, mechanizm hamowania papainy i katepsyny. Serpiny rozpoznają, a następnie wiążą się z proteazami cysteinowymi i nieodwracalnie zmieniają ich strukturę. Ta mutacja uniemożliwia normalne funkcjonowanie proteazy. Naukowcy zidentyfikowali w ludzkim ciele ponad trzy tuziny białek serpin.
Badania wykazały, że inhibitory proteazy cysteinowej powodują znaczne zmniejszenie proliferacji pasożytów. Pasożyty wytwarzają proteazy cysteinowe, które wydają się odgrywać rolę w modulowaniu inwazji i niszczenia tkanek. Odporny charakter niektórych pasożytów skłonił badaczy do zbadania innego podejścia. Inhibitory proteazy cysteinowej mogą stanowić alternatywę leczenia lekoopornych infekcji pasożytniczych.
Naukowcy zbadali potencjalne zastosowanie inhibitorów proteazy cysteinowej do zwalczania choroby Alzheimera. Nieprawidłowa akumulacja peptydów beta-amyloidowych w mózgu odgrywa rolę w progresji tego stanu. W badaniach na zwierzętach inhibitory proteazy cysteinowej zmniejszyły poziom peptydów beta-amyloidowych w mózgu aż o 70 procent, blokując katepsynę B. Efekt ten powoduje poprawę deficytów pamięci związanych z chorobą Alzheimera.