Caspasa szerkezet, típusok és funkciók

az kaszpáz ezek a programozott sejthalálút vagy apoptózis effektor fehérjéi. Magasan konzervált cisztein-függő és aszpartát-specifikus proteázok családjába tartoznak, amelyekből származik.

Cisztein-maradékot használnak aktív helyükön katalitikus nukleofilként, hogy fehérje szubsztrátokat hasítsanak el aszparaginsav-maradékokkal a szerkezetükben, és ez a funkció döntő fontosságú az apoptotikus program végrehajtásához..

Az apoptózis rendkívül fontos esemény a többsejtű szervezetekben, mivel fontos szerepet játszik a szövetek homeosztázisának és integritásának fenntartásában..

A kaszpázok szerepe az apoptózisban hozzájárul a homeosztázis és a javítás kritikus folyamataihoz, valamint a szerkezeti elemek hasadásához, ami a meghaladó sejt rendezett és szisztematikus lebontását eredményezi..

Ezeket az enzimeket először C. elegans-ban írták le, majd a kapcsolódó géneket emlősökben találták meg, ahol funkciójukat különböző genetikai és biokémiai megközelítésekkel állapították meg.

index

• 1 Szerkezet
  • 1.1 Aktiválás
• 2 típus
• 3 Funkciók
  • 3.1 Apoptotikus funkciók
  • 3.2 Nem apoptotikus funkciók
  • 3.3 Immunfunkció
  • 3.4 A sejtproliferációban
  • 3.5 Egyéb funkciók
• 4 Referenciák

struktúra

Mindegyik aktív kaszpáz két pro-kaszáz zimogén prekurzor feldolgozásából és önegyesítéséből származik. Ezek a prekurzorok háromoldalú molekulák, amelyek "nyugalmi" katalitikus aktivitással rendelkeznek, és amelyek molekulatömege 32 és 55 kDa közötti..

A három régiót p20 néven (nagy belső központi domén 17-21 kDa és a katalitikus alegység aktív helyét tartalmazza), p10 (10-13 kDa C-terminális domén, kis katalitikus alegységként is ismert) és DD domént (halálozási tartomány, 3-24 kDa, az N-terminális végén található).

Néhány pro-kaszpázban a p20 és p10 doméneket kis távolságban választjuk el egymástól. Az N-terminális végén a halál pro-doménjei vagy DD-je 80-100 aminosavat tartalmaz, amelyek az apoptotikus jelek transzdukciójában részt vevő szupercsalád szerkezeti motívumait alkotják..

A DD domén két részterületre osztható: az effektor-halál domén (DED) és a kaszpáz-felvételi tartomány (CARD), amelyeket 6-7 amfipatikus antiparallel hélix alkot, amelyek kölcsönhatásba lépnek más fehérjék elektrosztatikus vagy hidrofób kölcsönhatásokon keresztül.

A kaszpázok sok konzervált maradékot tartalmaznak, amelyek felelősek a szerkezet általános kialakításáért és a ligandumokkal való kölcsönhatásáért a zimogének összeszerelése és feldolgozása során, valamint más szabályozó fehérjékkel..

A 8-as és 10-es kaszpázok két DED-doménnel rendelkeznek, amelyek egymással párhuzamosan vannak elhelyezve. Az 1, 2, 4, 5, 9, 11 és 12 pro-kaszpázok CARD doméntel rendelkeznek. Mindkét domén felelős az iniciátor kaszpázok felvételéért a halál vagy gyulladás indukciós komplexeihez.

aktiválás

Minden pro-kaszázt aktiválunk specifikus jelekre adott válaszként és specifikus aszparaginsav-maradékokban végzett szelektív proteolitikus feldolgozással. A feldolgozás homodimer proteázok képződésével végződik, amelyek megindítják az apoptotikus folyamatot.

Az iniciátor kaszpázokat dimerizációval aktiváljuk, míg az effektorokat az inter domének hasításával aktiváljuk. A kaszpázok aktiválásának két módja van; a külső és a belső.

A halál receptor által közvetített külső út vagy út magában foglalja a haláljelző komplex részvételét a pro-kaszpázok 8 és 10 aktivátor komplexeként..

A belső út vagy a mitokondrium által közvetített út az apoptoszómát aktiválja a pro-kaszpáz-9 aktiváló komplexeként..

típus

Az emlősök körülbelül 15 különböző kaszpázzal rendelkeznek, ugyanabból a genetikai családból származnak. Ez a szupercsalád más alcsaládokat is magában foglal, amelyek a tartományok és funkcióik pozíciójától függően vannak kategorizálva.

Tipikusan 3 kaszpáz alosztály ismert az emlősökben:

1-Caspasas gyulladásos vagy I. csoport: kaszpázok nagy pro-doménekkel (Caspasa-1, kaszpáz-4, kaszpáz-5, kaszpáz-12, kaszpáz-13 és kaszpáz-14), amelyek alapvető szerepet játszanak a citokinek érésében és a gyulladásos válaszban.

A 2-kaszpázok, az apoptózis iniciátorai vagy a II. Csoport: hosszú pro-doménnel (több mint 90 aminosavval) rendelkezik, amely vagy DED domént (kaszpáz-8 és kaszpáz-10) vagy kaszpáz-felvételi domént (kaszpáz-2) tartalmaz. és caspasa-9)

3-effektor kaszpázok vagy III. Csoport: rövid pro-doménekkel (20-30 aminosav) rendelkeznek.

funkciók

Az egyes kaszpázok funkcióinak többségét genetikai csendesítés vagy mutánsok megszerzése kísérleti kísérletekkel világították meg, amelyek mindegyik számára különféle funkciókat hoztak létre..

Apoptotikus funkciók

Bár a kaszpázoktól független apoptotikus útvonalak vannak, ezek az enzimek kritikusak a programozott sejthalál számos eseménye szempontjából, amelyek szükségesek a többsejtű szervezetek legtöbb rendszerének megfelelő fejlődéséhez..

Az apoptotikus folyamatokban a kaszpázok iniciátorai a kaszpázok -2, -8, -9 és -10, míg az effektor kaszpázok között a kaszpázok -3, -6 és -7..

A specifikus intracelluláris célpontok közé tartoznak a nukleáris lamina fehérjék és a citoszkeleton, amelyek hasítása elősegíti a sejthalált.

Nem apoptotikus funkciók

A kaszpázák nemcsak apoptotikus szerepet játszanak a sejtben, mivel ezeknek az enzimeknek néhány aktiválódását kimutatták sejtpusztulási folyamatok hiányában. Nem apoptotikus szerepe proteolitikus és nem proteolitikus funkciókat foglal magában.

A sejtek lebontásának elkerülése érdekében részt vesznek az enzimek proteolitikus feldolgozásában; célpontjai közé tartoznak a fehérjék, mint a citokinek, kinázok, transzkripciós faktorok és polimerázok.

Ezek a funkciók a pro-kaszpázok vagy proteolitikus célpontjaik transzláció utáni feldolgozása, a sejtek közötti enzimek térbeli szétválasztása vagy más effektorfehérjék szabályozási területei között lehetségesek..

Immunfunkció

Néhány kaszpáz részt vesz az immunrendszer fontos tényezőinek feldolgozásában, ilyen például a kaszpáz-1, amely pro-interleukin-1β-t feldolgoz érett IL-1β-ként, ami kulcsfontosságú közvetítője a gyulladásos válasznak..

A Caspase-1 felelős továbbá más olyan interleukinok, mint az IL-18 és az IL-33 feldolgozásáért, amelyek részt vesznek a gyulladásos válaszban és a veleszületett immunválaszban.

A sejtproliferációban

Sok tekintetben a kaszpázok részt vesznek a sejtproliferációban, különösen a limfocitákban és az immunrendszer más sejtjeiben, ahol a kaszpáz-8 egyike a legfontosabb enzimeknek..

Úgy tűnik, hogy a kaszpáz-3 funkciók a sejtciklus szabályozásában is szerepet játszanak, mivel képes a ciklin-függő kináz (pKK) gátló, amely hozzájárul a sejtciklus indukálásához..

Egyéb funkciók

Egyes kaszpázok részt vesznek a sejtek differenciálódásának előrehaladásában, különösen olyan sejtekben, amelyek egy poszt-mitotikus állapotba lépnek, amit néha nem teljes apoptózisnak tekintünk..

A kaszpáz-3 kritikus fontosságú az izomsejtek megfelelő differenciálásához, és más kaszpázok is szerepet játszanak a mieloidok, monociták és eritrociták differenciálódásában.

referenciák

1. Chowdhury, I., Tharakan, B. és Bhat, G. K. (2008). Caspases - Frissítés. Összehasonlító biokémia és fiziológia, B rész, 151, 10-27.
2. Degterev, A., Boyce, M. és Yuan, J. (2003). Egy évtizedes kaszpázok. Oncogene, 22, 8543-8567.
3. Earnshaw, W.C., Martins, L. M. és Kaufmann, S.H. (1999). Emlős kaszpázok: szerkezet, aktiválás, szubsztrátok és funkciók az apoptózis során. Biochemistry, 68, 383-424.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. kiadás). Freeman, W. H. & Company.
5. Nicholson, D. és Thornberry, N. (1997). Caspázok: gyilkos proteázok. TIBS Reviews, 22, 299-306.
6. Stennicke, H. R. és Salvesen, G. S. (1998). A kaszpázok tulajdonságai. Biochimica és Biophysica Acta, 1387, 17-31.