Enzym

Kathepsin K schneidet Kollagen

Das Enzym Kathepsin K zerschneidet die freigelegten Kollagenseile. Es arbeitet nur in saurer Umgebung.

Nach dem Mineral ist das Kollagen an der Reihe. Kollagen ist ein Eiweiß in Form eines dreifach gedrehten Seils. Diese Dreifachhelix ist sehr widerstandsfähig. Die meisten eiweißspaltenden Enzyme des Körpers können sie nicht angreifen.

Kathepsin K kann es. In der Szene sehen Sie ein Enzym, das an einem Kollagenseil entlangwandert und es durchtrennt. Der Name wird auch Cathepsin K geschrieben.

Für Ihre KnochenKollagen gibt dem Knochen seine Zähigkeit. Sein Abbau ist der Schritt, der eine Grube endgültig macht: Gelöstes Mineral könnte sich wieder einlagern, ein zerschnittenes Fasergerüst nicht. Die Bruchstücke sind die Grundlage der Abbaumarker im Labor.

Ein Enzym für saure Räume

Kathepsin K wird als inaktive Vorstufe hergestellt und in Bläschen verpackt. Erst in saurer Umgebung wird ein Schutzstück abgespalten, und das Enzym wird scharf. Am besten arbeitet es bei den pH-Werten, die in der Abbaugrube herrschen.

Gelangt es ins neutrale Gewebe außerhalb der Grube, verliert es rasch seine Wirkung. Das schützt das Kollagen in der Umgebung.

Schnitte an mehreren Stellen

Die meisten kollagenspaltenden Enzyme schneiden die Dreifachhelix nur an einer einzigen Stelle. Kathepsin K schneidet an vielen Stellen entlang des Seils und zusätzlich an den Enden. An den Enden sitzen die Quervernetzungen, die benachbarte Kollagenmoleküle miteinander verbinden.

So zerfällt das Fasergerüst in kurze Bruchstücke. Einige enthalten noch die Quervernetzungen. Sie lassen sich im Blut und im Urin messen.

Belege aus einer Erbkrankheit

Fehlt Kathepsin K durch einen Erbfehler, können die Abbauzellen das Mineral lösen, das Kollagen aber nicht zerlegen. Der Knochen wird dicht und zugleich brüchig. Die Betroffenen bleiben klein.

Ein Ansatzpunkt, der nicht zum Medikament wurde

Wirkstoffe, die Kathepsin K hemmen, wurden in großen Studien geprüft. Sie senkten den Abbau und ließen den Aufbau weitgehend unberührt. Die Entwicklung wurde dennoch wegen Nebenwirkungen an anderen Organen eingestellt. Das Enzym kommt in geringer Menge auch außerhalb des Knochens vor.

Im Alltag

• Die Abbaumarker CTX, DPD und PYD sind Bruchstücke und Quervernetzungen aus genau diesem Schnittvorgang.

In Zahlen

Aufgabe

Kathepsin K zerschneidet die Dreifachhelix des Kollagens an mehreren Stellen.

Bedingung

Das Enzym arbeitet nur in saurer Umgebung und verliert im neutralen Gewebe seine Wirkung.

Herkunft

Osteoklasten geben es über den Faltensaum in die Grube ab.

Passende Laborwerte

• CTX
• DPD
• PYD