Die am umfassendsten untersuchte Gruppe proteolytischer Enzyme umfasst die Serinproteasen. Wie der Name schon sagt, hat jedes Mitglied dieser Gruppe einen reaktiven Serylaminosäurerest in seinem aktiven Zentrum.

Die Serinproteasen werden in zwei Familien unterteilt: die Trypsine und die Subtilisine.

Die Trypsin-Familie ist die größte und enthält unter anderem Trypsin und Chymotrypsin, Elastase, Mastzell-Tryptase und viele der Faktoren, die die Blutgerinnung und Fibrinolyse regulieren.

Die Enzyme vom Typ Trypsin haben einen sehr ähnlichen Aminosäuregehalt. Sie kommen in Wirbeltieren und anderen Tieren, aber auch in Pilzen und prokaryotischen Zellen vor. Im Gegensatz dazu kommen die Subtilisine nur in Bakterien vor. Die Mitglieder der Trypsinfamilie werden nach der Art der Aminosäure klassifiziert, die an der bevorzugten Spaltstelle vorkommt.

Elastase und Chymotrypsin spalten nach hydrophoben und aromatischen Aminosäuren, während andere trypsinähnliche Proteasen nur an der C-terminalen Seite der basischen Aminosäuren Arginin oder Lysin spalten. Die Aminosäuresequenz und damit auch die dreidimensionale Struktur unterscheiden sich zwischen den Trypsinen und den Subtilisinen völlig. Die katalytisch aktiven Domänen von Trypsin und Subtilisin haben sich daher höchstwahrscheinlich unabhängig voneinander entwickelt und sind aus zwei verschiedenen Genen hervorgegangen.

Da jedoch die drei funktionell wichtigen Aminosäuren an den aktiven Stellen, Serin (Ser), Asparaginsäure (Asp) und Histidin (His), bei allen Mitgliedern der beiden Familien in der gleichen geometrischen Beziehung angeordnet sind, sind die proteolytischen Mechanismen sehr ähnlich.

Diese Tatsache kann zu der Vermutung führen, dass die Anordnung der drei katalytisch aktiven Aminosäuren am aktiven Zentrum sehr effizient für die Hydrolyse von Peptidbindungen ist. Serinproteasen von Säugetieren werden normalerweise als inaktive Proenzyme, Zymogene, synthetisiert, die aus einer einzigen Peptidkette bestehen. Die Aktivierung erfolgt, wenn das Zymogen an einer oder mehreren spezifischen Stellen gespalten wird. Meistens wird diese Spaltung durch die Wirkung einer anderen Protease herbeigeführt. Die meisten Serinproteasen enthalten zwei funktionell unterschiedliche Teile.

Die Region, in der sich die katalytisch aktiven Aminosäuren befinden, ist bei Trypsin und Chymotrypsin sowie bei den an der Blutgerinnung beteiligten Serinproteasen sehr ähnlich. Der andere Bereich befindet sich in den äußeren Teilen des Enzyms. Dieser Bereich ist bei den Serinproteasen, die die Blutgerinnung und die Fibrinolyse regulieren, von beträchtlicher Größe, und es lassen sich vier Haupttypen von Strukturen unterscheiden: Kringle-Domänen, Wachstumsfaktor-Domänen, Vitamin-K-abhängige carboxylierte Calcium-Bindungsdomänen und Domänen, die der Fingerstruktur von Fibronektin homolog sind.

Alle vier Domänentypen sind nicht in allen Gruppen von Serinproteasen vorhanden.

Im lebenden Organismus werden proteolytische Enzyme (Proteasen) produziert, um Proteine abzubauen und zu verändern. Eine Hauptaufgabe der proteolytischen Enzyme besteht darin, Proteine in Peptide oder Aminosäuren zu zerlegen, die entweder als Energiequelle oder als Bausteine für die Resynthese von Proteinen verwendet werden. Darüber hinaus verändern proteolytische Enzyme das Zellmilieu und erleichtern die Zellmigration im Zusammenhang mit der Wundheilung und Krebs, dem Eisprung und der Einnistung der befruchteten Eizelle, der embryonalen Morphogenese und der Rückbildung der Milchdrüsen nach der Laktation.

Eine weitere wichtige Funktion der Proteasen ist ihre Rolle als Regulatoren bei Prozessen wie Entzündung, Infektion und Blutgerinnung. Die meisten proteolytischen Enzyme sind hochspezifisch für ihre Substrate. Die Klassifizierung der Proteasen basiert jedoch nicht auf der Wahl ihres Substrats, sondern auf ihrem Wirkungsmechanismus.

Im Allgemeinen werden vier verschiedene Gruppen proteolytischer Enzyme unterschieden, die nach dem für die katalytische Aktivität verantwortlichen Aminosäurerest im aktiven Zentrum benannt sind: die Asparagin-Proteasen (z. B. Pepsin), diez. B. Pepsin), die Cysteinproteasen (z. B. Cathepsin B und Cathepsin H), die Serinproteasen (z. B. Trypsin, Thrombin und Plasmin) und die Metalloproteasen (z. B. Kollagenasen und Gelatinasen). Obwohl die Mitglieder jeder Gruppe von proteolytischen Enzymen sehr unterschiedliche biologische Funktionen haben können, zeigt die Aminosäureanalyse oft ein hohes Maß an struktureller Ähnlichkeit zwischen ihnen. Detaillierte Kenntnisse über die Struktur und den Wirkmechanismus eines Enzyms können in vielen Fällen Aufschluss über die Struktur und die Funktionen anderer Enzyme derselben Gruppe geben.