神奇的蛋白酶家族——Caspase!

 

1、Caspase简介

 

全称为含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase)。caspase是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白酶。

 

Caspases是近年来发现的一组存在于胞质溶胶中的结构上相关的半胱氨酸蛋白酶,它们的一个重要共同点是活性位点都含有半胱氨酸,能够特异性的切割靶蛋白天冬氨酸残基上的肽键,使得caspase能够高度选择性地切割某些蛋白质,这种切割只发生在少数(通常只有1个)位点上,主要是在结构域间的位点上,切割的结果或是活化某种蛋白,或使某种蛋白失活,但从不完全降解一种蛋白质。

 

Caspase负责选择性地切割某些蛋白质,从而造成细胞凋亡,其在程序性细胞死亡(包括细胞凋亡,细胞凋亡和坏死性凋亡)和炎症中起重要作用。

 

2、分类、特点及作用

 

Caspase是一类蛋白酶家族,成员较多,在人类中已经鉴定了11种不同的caspase,根据其蛋白酶序列的同源性可分为3个亚族:caspase-1亚族包括 caspase-1、4、5、11;caspase-2亚族包括caspase-2、9;caspase-3亚族包括Caspase-3、6、7、8、10。起细胞凋亡执行者作用的是caspase-3,6,7。

 

在这些caspases中,caspase-1和caspase-11,以及可能还有caspase-4被认为不直接参与凋亡信号的转导,它们主要参与白介素前体的活化;而caspase-2,caspase-8,caspase-9和caspase-10参与细胞凋亡的起始,除细胞凋亡外,caspase-8还可用于抑制另一种称为坏死性细胞增多症的程序性细胞死亡;参与细胞凋亡执行的则是caspase-3,caspase-6和caspase-7,其中caspase-3和7具有相近的底物和抑制剂特异性,它们能够降解PARP,DFF-45(DNA fragmentation factor-45),导致DNA修复的抑制并启动DNA的降解。

 

而caspase-6的底物是lamin A和keratin 18,它们的降解导致核纤层和细胞骨架的崩解。

 

Caspase蛋白酶

图 Caspase蛋白酶家族(来源:百度)

 

细胞中合成的caspase以无活性的酶原状态存在,以后经活化方能执行其功能,Caspase与真核细胞凋亡密切相关,并参与细胞的生长、分化与凋亡调节。有两类Caspase,一类是起始者(initiators),另一类是执行者(executioners),起始Caspase在外来蛋白信号的作用下被切割激活,激活的起始Caspase对执行者Caspase进行切割并使之激活,被激活的执行者Caspase通过对caspase靶蛋白的水解,导致程序性细胞死亡。

 

3、活性

 

各种caspase都富含半胱氨酸,它们被激活后,能够在靶蛋白的特异天冬氨酸残基部位进行切割。在正常的细胞内,每一种caspase都是以非活性状态存在的,这种非活性的caspase称作酶原(zymogen),它是酶的非活性前体,其肽链比有活性时长一些,将多出的部分切除,就转变成有活性的caspase。

 

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