Il gruppo più ampiamente studiato di enzimi proteolitici comprende le serina proteasi. Come indicato dal nome, ogni membro di questo gruppo ha un residuo reattivo di amminoacido serilico nel suo sito attivo.

Le proteasi seriniche sono divise in due famiglie: le tripsine e le subtilisine.

La famiglia delle tripsine è la più grande e contiene, tra l’altro, la tripsina e la chimotripsina, l’elastasi, la triptasi dei mastociti e molti dei fattori che regolano la coagulazione del sangue e la fibrinolisi.

Gli enzimi di tipo tripsina hanno un contenuto di amminoacidi molto simile. Si trovano nei vertebrati e in altri animali, così come nei funghi e nelle cellule procariotiche. Al contrario, le subtilisine si trovano solo nei batteri. I membri della famiglia delle tripsine sono classificati secondo il tipo di aminoacido che si trova nel sito di scissione preferito.

Elastasi e chimotripsina scindono dopo aminoacidi idrofobici e aromatici, mentre altre proteasi simili alle tripsine scindono solo sul lato C-terminale degli aminoacidi basici arginina o lisina. La sequenza aminoacidica e quindi anche la struttura tridimensionale differiscono completamente tra le tripsine e le subtilisine. I domini cataliticamente attivi della tripsina e della subtilisina si sono quindi molto probabilmente evoluti indipendentemente, convergendo da due geni diversi.

Tuttavia, poiché i tre amminoacidi di importanza funzionale nei siti attivi, serina (Ser), acido aspartico (Asp) e istidina (His), sono disposti nella stessa relazione geometrica in tutti i membri delle due famiglie, i meccanismi proteolitici sono molto simili.

Questo fatto può far pensare che la disposizione dei tre amminoacidi cataliticamente attivi nel sito attivo sia molto efficiente per l’idrolisi dei legami peptidici. Le proteasi seriniche dei mammiferi sono solitamente sintetizzate come proenzimi inattivi, zimogeni, costituiti da una singola catena peptidica. L’attivazione avviene quando lo zimogeno viene scisso in uno o più siti specifici. Più comunemente tale scissione è compiuta dall’azione di un’altra proteasi. La maggior parte delle serin-proteasi contiene due parti funzionalmente distinte.

La regione dove si trovano gli aminoacidi cataliticamente attivi è molto simile nella tripsina e nella chimotripsina così come nelle serin-proteasi coinvolte nella coagulazione del sangue. L’altra regione si trova nelle parti esterne dell’enzima. Questa regione è di dimensioni considerevoli nelle serina-proteasi che regolano la coagulazione del sangue e la fibrinolisi e si possono distinguere quattro tipi principali di strutture: domini kringle, domini del fattore di crescita, domini di legame al calcio carbossilato dipendenti dalla vitamina K e domini omologhi alla struttura a dita della fibronectina.

Tutti e quattro i tipi di dominio non sono presenti in tutti i gruppi di serina proteasi.

Nell’organismo vivente, gli enzimi proteolitici (proteasi) sono prodotti per degradare e modificare le proteine. Uno dei compiti principali degli enzimi proteolitici è quello di degradare le proteine in peptidi o aminoacidi da utilizzare come fonte di energia o come blocchi per la risintesi delle proteine. Inoltre, gli enzimi proteolitici modificano gli ambienti cellulari e facilitano la migrazione delle cellule in relazione alla riparazione delle ferite e al cancro, all’ovulazione e all’impianto dell’uovo fecondato, alla morfogenesi embrionale e all’involuzione delle ghiandole mammarie dopo l’allattamento.

Un’altra importante funzione delle proteasi è il loro ruolo di regolatori in processi come l’infiammazione, le infezioni e la coagulazione del sangue. La maggior parte degli enzimi proteolitici sono altamente specifici per i loro substrati. La classificazione delle proteasi, tuttavia, non si basa sulla loro scelta del substrato ma sul loro meccanismo d’azione.

Si distinguono generalmente quattro diversi gruppi di enzimi proteolitici, che prendono il nome dal residuo aminoacidico del sito attivo responsabile dell’attività catalitica: le proteasi aspartiche (es.pepsina), le proteasi cisteiniche (es. catepsina B e catepsina H), le proteasi seriniche (es. tripsina, trombina e plasmina) e le metalloproteasi (es. collagenasi e gelatinasi). Anche se i membri di ciascun gruppo di enzimi proteolitici possono avere funzioni biologiche molto diverse, l’analisi degli aminoacidi mostra spesso un alto grado di somiglianza strutturale tra loro. La conoscenza dettagliata della struttura e del meccanismo d’azione di un enzima può in molti casi rivelare la comprensione della struttura e delle funzioni di altri enzimi all’interno dello stesso gruppo.