Cấu trúc, loại và chức năng của Caspasa



các thác chúng là protein effector của con đường chết tế bào được lập trình hoặc apoptosis. Chúng thuộc về một họ protease đặc biệt phụ thuộc cysteine ​​và aspartate, từ đó tên của chúng xuất hiện.

Họ sử dụng dư lượng cystein trong vị trí hoạt động của chúng như là một nucleophile xúc tác để tách chất nền protein với dư lượng axit aspartic trong cấu trúc của chúng và chức năng này rất quan trọng để thực hiện chương trình apoptotic.

Apoptosis là một sự kiện cực kỳ quan trọng ở các sinh vật đa bào, vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng nội môi và tính toàn vẹn của các mô.

Vai trò của caspase trong apoptosis góp phần vào các quá trình quan trọng của cân bằng nội môi và sửa chữa, cũng như sự phân cắt của các thành phần cấu trúc dẫn đến việc phá hủy tế bào một cách có trật tự và có hệ thống.

Những enzyme này lần đầu tiên được mô tả ở C. Elegans và sau đó các gen liên quan được tìm thấy ở động vật có vú, nơi chức năng của chúng được thiết lập thông qua các phương pháp di truyền và sinh hóa khác nhau.

Chỉ số

  • 1 cấu trúc
    • 1.1 Kích hoạt
  • 2 loại
  • 3 chức năng
    • 3.1 Chức năng apoptotic
    • 3.2 Chức năng không apoptotic
    • 3.3 Chức năng miễn dịch
    • 3,4 Trong sự tăng sinh tế bào
    • 3.5 Các chức năng khác
  • 4 tài liệu tham khảo

Cấu trúc

Mỗi caspase hoạt động có nguồn gốc từ quá trình xử lý và tự liên kết của hai tiền chất zymogen pro-caspase. Những tiền chất này là các phân tử ba bên có hoạt tính xúc tác "không hoạt động" và có trọng lượng phân tử nằm trong khoảng từ 32 đến 55 kDa.

Ba vùng được gọi là p20 (miền trung tâm lớn bên trong 17-21 kDa và chứa vị trí hoạt động của tiểu đơn vị xúc tác), p10 (miền C-terminal của 10-13 kDa còn được gọi là tiểu đơn vị xúc tác nhỏ) và miền DD (miền chết, 3-24 kDa, nằm ở đầu N).

Trong một số pro-caspase, các miền p20 và p10 được phân tách bằng một chuỗi khoảng cách nhỏ. Các miền pro của tử vong hoặc DD ở đầu N có 80 - 100 dư lượng tạo thành các mô típ cấu trúc của siêu họ liên quan đến sự tải nạp tín hiệu apoptotic..

Đổi lại, miền DD được chia thành hai miền phụ: miền tử vong effector (DED) và miền tuyển dụng caspase (CARD), được hình thành bởi 6-7 chuỗi xoắn ốc chống lưỡng cực tương tác với các protein khác thông qua tương tác tĩnh điện hoặc kỵ nước.

Caspase sở hữu nhiều dư lượng được bảo tồn chịu trách nhiệm cho việc thiết lập cấu trúc chung và sự tương tác của nó với các phối tử trong quá trình lắp ráp và xử lý zymogens, cũng như với các protein điều hòa khác.

Pro-caspase 8 và 10 có hai miền DED được sắp xếp song song trong miền pro của chúng. Các pro-caspase 1, 2, 4, 5, 9, 11 và 12 có một miền CARD. Cả hai lĩnh vực đều chịu trách nhiệm tuyển dụng các tầng khởi xướng cho các phức hợp cảm ứng tử vong hoặc viêm.

Kích hoạt

Mỗi pro-caspase được kích hoạt bằng cách phản ứng với các tín hiệu cụ thể và bằng cách xử lý phân giải protein chọn lọc trong dư lượng axit aspartic cụ thể. Quá trình xử lý kết thúc với sự hình thành các protease đồng âm khởi đầu quá trình apoptotic.

Các caspase khởi tạo được kích hoạt bằng cách giảm dần, trong khi các effector được kích hoạt bằng cách phân tách các miền. Có hai tuyến đường để kích hoạt caspase; bên ngoài và bên trong.

Con đường bên ngoài hoặc con đường trung gian bởi thụ thể tử vong, liên quan đến sự tham gia của phức hợp tín hiệu tử vong như phức hợp hoạt hóa cho pro-caspase-8 và 10.

Con đường nội tại hoặc con đường qua trung gian ty thể sử dụng apoptosome làm phức hợp kích hoạt cho pro-caspase-9.

Các loại

Động vật có vú có khoảng 15 thác khác nhau, đến từ cùng một họ di truyền. Gia đình siêu nhân này bao gồm các phân nhóm con khác được phân loại tùy thuộc vào vị trí của các miền thân và chức năng của chúng.

Thông thường, 3 lớp con của caspase được biết đến ở động vật có vú:

1-Caspasas viêm hoặc nhóm I: caspase với các pro-domain lớn (Caspasa-1, caspase-4, caspase-5, caspase-12, caspase-13 và caspase-14) có vai trò cơ bản trong sự trưởng thành của cytokine và trong phản ứng viêm.

2-Caspase, người khởi xướng apoptosis hoặc nhóm II: có một miền pro dài (hơn 90 axit amin) có chứa miền DED (caspase-8 và caspase-10) hoặc miền tuyển dụng caspase (caspase-2) và caspasa-9)

Các nhóm 3-Effector hoặc nhóm III: sở hữu các miền pro ngắn (20-30 axit amin).

Chức năng

Hầu hết các chức năng của các thác riêng lẻ đã được làm sáng tỏ bằng các thí nghiệm im lặng di truyền hoặc thu được các đột biến, thiết lập các chức năng cụ thể cho từng loại..

Chức năng apoptotic

Mặc dù có con đường apoptotic độc lập với caspase, những enzyme này rất quan trọng đối với nhiều trường hợp chết tế bào được lập trình, cần thiết cho sự phát triển chính xác của hầu hết các hệ thống sinh vật đa bào.

Trong các quá trình apoptotic, các bộ khởi tạo caspase là các caspase -2, -8, -9 và -10, trong khi trong số các caspase là các caspase -3, -6 và -7.

Các mục tiêu nội bào cụ thể của chúng bao gồm các protein từ lamina hạt nhân và tế bào thực vật, có sự phân tách thúc đẩy sự chết của tế bào.

Chức năng không apoptotic

Caspase không chỉ đóng vai trò apoptotic trong tế bào, vì việc kích hoạt một số enzyme này đã được chứng minh trong trường hợp không có quá trình chết tế bào. Vai trò không phải apoptotic của nó liên quan đến chức năng phân giải protein và không phân giải protein.

Họ tham gia vào quá trình phân giải enzyme của enzyme để tránh sự phá hủy tế bào; Trong số các mục tiêu của nó là các protein như cytokine, kinase, yếu tố phiên mã và polymerase.

Các chức năng này có thể là nhờ quá trình xử lý sau dịch mã của các pro-caspase hoặc các mục tiêu phân giải protein của chúng, đến sự phân tách không gian giữa các enzyme giữa các ngăn của tế bào hoặc do sự điều tiết của các protein effector khác ở thượng nguồn.

Chức năng miễn dịch

Một số caspase tham gia vào việc xử lý các yếu tố quan trọng trong hệ thống miễn dịch, chẳng hạn như trường hợp caspase-1 xử lý pro-Interleukin-1β để tạo thành IL-1β trưởng thành, là chất trung gian chính cho phản ứng viêm.

Caspase-1 cũng chịu trách nhiệm xử lý các interleukin khác như IL-18 và IL-33, có liên quan đến phản ứng viêm và phản ứng miễn dịch bẩm sinh.

Trong sự tăng sinh tế bào

Theo nhiều cách, caspase có liên quan đến sự tăng sinh tế bào, đặc biệt là tế bào lympho và các tế bào khác của hệ thống miễn dịch, với caspase-8 là một trong những enzyme quan trọng nhất liên quan..

Caspase-3 dường như cũng có chức năng điều hòa chu trình tế bào, vì nó có khả năng xử lý chất ức chế kinase phụ thuộc cyclin (CDK) p27, góp phần vào sự tiến triển của cảm ứng chu kỳ tế bào.

Các chức năng khác

Một số caspase có liên quan đến tiến trình biệt hóa tế bào, đặc biệt là các tế bào đi vào trạng thái sau giảm phân, đôi khi được coi là một quá trình apoptosis không hoàn chỉnh.

Caspase-3 rất quan trọng cho sự biệt hóa thích hợp của các tế bào cơ và các caspase khác cũng liên quan đến sự biệt hóa của sẹo lồi, bạch cầu đơn nhân và hồng cầu.

Tài liệu tham khảo

  1. Chowdhury, I., Tharakan, B., & Bhat, G. K. (2008). Caspase - Một bản cập nhật. Sinh hóa so sánh và sinh lý học, Phần B, 151, 10-27.
  2. Degterev, A., Boyce, M., & Yuan, J. (2003). Một thập kỷ của thác. Ung thư, 22, 8543-8567.
  3. Earnshaw, W.C., Martins, L.M., & Kaufmann, S.H. (1999). Caspase động vật có vú: Cấu trúc, kích hoạt, chất nền và chức năng trong quá trình Apoptosis. Đánh giá thường niên về Hóa sinh, 68, 383-424.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Sinh học tế bào phân tử (lần thứ 5). Freeman, W. H. & Công ty.
  5. Nicholson, D., & Thornberry, N. (1997). Caspase: protease sát thủ. Nhận xét TIBS, 22, 299-306.
  6. Stennicke, H. R., & Salvesen, G. S. (1998). Tính chất của caspase. Biochimica et Biophysica Acta, 1387, 17-31.