Η πρωτεάση της κυστεΐνης είναι ένα ένζυμο που διασπά αλυσίδες αμινοξέων που συνθέτουν πρωτεΐνες γνωστές ως πολυπεπτίδια. Ένας αναστολέας πρωτεάσης κυστεΐνης είναι μια ουσία που στοχεύει αυτό το ένζυμο. Τα παθογόνα φαίνεται ότι χρησιμοποιούν πρωτεάσες κυστεΐνης στους μηχανισμούς δράσης τους. Τα στοιχεία δείχνουν ότι οι πρωτεάσες κυστεΐνης παίζουν ρόλο στον πολλαπλασιασμό του καρκίνου, την οστεοπόρωση, τη νόσο του Αλτσχάιμερ, την αρθρίτιδα και τις μικροβιακές λοιμώξεις. Αναστέλλοντας αυτό το ένζυμο, ένας αναστολέας πρωτεάσης κυστεΐνης μπορεί να είναι ένα σημαντικό εργαλείο στην προσπάθεια καταπολέμησης αυτών των καταστάσεων.
Η παπαΐνη, η καθεψίνη, η κασπάση και η καλπαΐνη είναι οι πρωταρχικές πρωτεάσες κυστεΐνης που βρίσκονται σε φυτά και ζώα. Ένας αναστολέας πρωτεάσης κυστεΐνης είναι μια πρωτεΐνη που μπορεί να βοηθήσει στην εξουδετέρωση της ανεπιθύμητης δραστηριότητας πρωτεάσης κυστεΐνης. Μερικοί από αυτούς τους αναστολείς μπλοκάρουν τις θέσεις πρωτεάσης για να αποτρέψουν την πρόσβαση και άλλοι αναγκάζουν το ένζυμο να αυτοκαταστραφεί.
Τα κύτταρα έχουν διάφορες στρατηγικές για την προστασία τους από κακοήθη δραστηριότητα πρωτεάσης. Οι αναστολείς της απόπτωσης είναι μια οικογένεια πρωτεϊνών που παρεμβαίνουν στον προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο. Αυτές οι πρωτεΐνες δρουν ως αναστολείς πρωτεάσης κυστεΐνης δεσμεύοντας την κασπάση και αναστέλλοντας τη λειτουργία της. Ένας αριθμός ιών βασίζεται στη δραστηριότητα των κασπασών για να ανθίσει.
Οι πρωτεΐνες κυστατίνης αποτελούνται από μια διαφορετική ομάδα αναστολέων πρωτεάσης κυστεΐνης που προστατεύουν τους ιστούς από την καταστροφή που προκαλείται από παθογόνες πρωτεάσες κυστεΐνης. Οι ερευνητές απομόνωσαν τον πρώτο αναστολέα πρωτεάσης κυστεΐνης αυτού του τύπου από ένα αυγό κοτόπουλου. Η κυστατίνη φαίνεται ότι αναστέλλει τις πρωτεάσες κυστεΐνης παπαΐνη και καθεψίνη.
Μια άλλη οικογένεια πρωτεϊνών που δρουν ως αναστολείς πρωτεάσης κυστεΐνης είναι οι σερπίνες. Αυτή η κατηγορία πρωτεϊνών χρησιμοποιεί έναν μοναδικό μηχανισμό που μοιάζει με αυτοκτονία για την αναστολή της παπαΐνης και της καθεψίνης. Οι σερπίνες αναγνωρίζουν, στη συνέχεια συνδέονται με τις πρωτεάσες κυστεΐνης και αλλάζουν μη αναστρέψιμα τη δομή τους. Αυτή η μετάλλαξη εμποδίζει την κανονική λειτουργία της πρωτεάσης. Οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει περισσότερες από τρεις δωδεκάδες πρωτεΐνες σερπίνης στο ανθρώπινο σώμα.
Μελέτες έχουν δείξει ότι οι αναστολείς πρωτεάσης κυστεΐνης προκαλούν σημαντική μείωση στον πολλαπλασιασμό των παρασίτων. Τα παράσιτα παράγουν πρωτεάσες κυστεΐνης που φαίνεται να παίζουν ρόλο στη ρύθμιση της εισβολής και της καταστροφής του ιστού. Η ανθεκτική φύση ορισμένων παρασίτων έχει οδηγήσει τους ερευνητές να εξετάσουν μια διαφορετική προσέγγιση. Οι αναστολείς πρωτεάσης κυστεΐνης μπορεί να παρέχουν μια εναλλακτική θεραπεία για ανθεκτικές στα φάρμακα παρασιτικές λοιμώξεις.
Οι ερευνητές έχουν διερευνήσει την πιθανή χρήση αναστολέων πρωτεάσης κυστεΐνης για την καταπολέμηση της νόσου του Αλτσχάιμερ. Η μη φυσιολογική συσσώρευση πεπτιδίων βήτα-αμυλοειδούς στον εγκέφαλο παίζει ρόλο στην εξέλιξη αυτής της κατάστασης. Σε μελέτες σε ζώα, οι αναστολείς πρωτεάσης κυστεΐνης έχουν μειώσει τα επίπεδα του βήτα-αμυλοειδούς πεπτιδίου στον εγκέφαλο έως και 70 τοις εκατό αναστέλλοντας την καθεψίνη Β. Αυτό το αποτέλεσμα οδηγεί σε βελτιωμένα ελλείμματα μνήμης που σχετίζονται με τη νόσο του Αλτσχάιμερ.