Caspasa yapısı, türleri ve işlevleri

kaspaztar bunlar programlanmış hücre ölüm yolu veya apoptozun efektör proteinleridir. Bunlar, isimlerinin geldiği yüksek oranda korunmuş sistein bağımlı ve aspartat spesifik proteaz ailesine aittir..

Protein substratlarını yapılarında aspartik asit kalıntılarıyla parçalamak için aktif bölgelerinde katalitik bir nükleofil olarak bir sistein kalıntısı kullanırlar ve bu işlev apoptotik programın yürütülmesi için çok önemlidir..

Apoptozis çok hücreli organizmalarda son derece önemli bir olaydır, çünkü homeostazın korunmasında ve dokuların bütünlüğünde önemli bir rol oynar..

Kaspazların apoptozdaki rolü, homeostazın ve onarımın kritik süreçlerine ve ayrıca ölen hücrenin düzenli ve sistematik bir şekilde sökülmesine neden olan yapısal bileşenlerin parçalanmasına katkıda bulunur..

Bu enzimler ilk önce C. elegans'ta tanımlandı ve daha sonra ilgili genler, işlevlerinin farklı genetik ve biyokimyasal yaklaşımlarla tesis edildiği memelilerde bulundu..

indeks

• 1 yapı
  • 1.1 Aktivasyon
• 2 Türleri
• 3 İşlev
  • 3.1 Apoptotik fonksiyonlar
  • 3.2 Apoptotik olmayan fonksiyonlar
  • 3.3 Bağışıklık fonksiyonu
  • 3.4 Hücre proliferasyonunda
  • 3.5 Diğer fonksiyonlar
• 4 Kaynakça

yapı

Her bir aktif kaspaz, iki kaspaz öncesi zimojen öncüsünün işlenmesi ve kendiliğinden birleşmesinden elde edilir. Bu öncüler, "hareketsiz" bir katalitik aktiviteye sahip ve molekül ağırlığı 32 ila 55 kDa arasında değişen üçlü moleküllerdir..

Üç bölge, p20 (17-21 kDa'nın büyük iç merkezi alanı ve katalitik alt birimin aktif bölgesini içeren), p10 (10-13 kDa'nın C-terminal alanı, aynı zamanda küçük katalitik alt birim olarak da bilinir) olarak bilinir ve DD alanı olarak bilinir. (N-terminal ucunda bulunan ölüm alanı, 3-24 kDa).

Bazı kaspazlarda, p20 ve p10 bölgeleri küçük bir aralık dizisi ile ayrılır. N-terminal ucundaki ölüm veya DD yan etkilerinde, apoptotik sinyallerin iletilmesinde rol oynayan süper ailenin yapısal motiflerini oluşturan 80-100 kalıntı bulunur..

Buna karşılık DD alanı iki alt alana bölünmüştür: efektör ölüm alanı (DED) ve 6-7 amfipatik antiparalel sarmalların oluşturduğu kaspaz alım alanı (CARD). elektrostatik veya hidrofobik etkileşimler yoluyla diğer proteinler.

Kaspazlar, yapının genel oluşumundan ve zimojenlerin montajı ve işlenmesi sırasındaki ligandlarla ve diğer düzenleyici proteinlerle işlenmesi sırasında ligandlarla etkileşimi için sorumlu olan birçok korunan tortuya sahiptir..

Pro-caspaslar 8 ve 10, pro-domainleri içerisinde tandem halinde düzenlenmiş iki DED alanına sahiptir. Pro-caspaslar 1, 2, 4, 5, 9, 11 ve 12, bir CARD domenine sahiptir. Her iki alan da, başlatıcı kaspazların ölüm veya iltihap indüksiyon komplekslerine alınması için sorumludur..

etkinleştirme

Her kaspaz, spesifik sinyallere cevap vererek ve spesifik aspartik asit kalıntılarında seçici proteolitik işlemle aktive edilir. İşlem apoptotik süreci başlatan homodimerik proteazların oluşumu ile sona erer.

Başlatıcı kaspazlar, dimerizasyon ile aktive edilirken, efektörler, alanların bölünmesiyle aktive edilir. Kaspazların aktivasyonu için iki yol vardır; dışsal ve içsel.

Ölüm reseptörünün aracılık ettiği dışsal yol veya yol, ölüm sinyal kompleksi pro-kaspazlar-8 ve 10 için aktivatör kompleksi olarak katılımını içerir..

İçsel yol veya mitokondri aracılı yol, pro-kaspaz-9 için aktive edici kompleks olarak apoptozom kullanır..

tip

Memelilerin aynı genetik aileden gelen yaklaşık 15 farklı kaspası vardır. Bu süper aile, profesyonellerin konumuna ve işlevlerine bağlı olarak kategorize edilmiş diğer alt aileleri kapsar..

Tipik olarak, 3 memeli alt sınıfı memelilerde bilinmektedir:

1-Caspasas inflamatuar veya grup I: sitokinlerin olgunlaşmasında temel rol oynayan büyük pro-alanlara sahip caspaslar (Caspasa-1, caspase-4, caspase-5, caspase-12, caspase-13 ve caspase-14) ve enflamatuar yanıtta.

2-Kaspazlar, apoptoz veya grup II başlatıcıları: bir DED alanı (kaspaz-8 ve kaspaz-10) veya kaspaz alım alanı (kaspaz-2) içeren uzun bir pro-alana (90'dan fazla amino asit) sahiptir. ve caspasa-9)

3-Efektör kaspazları veya grup III: kısa etki alanlarına (20-30 amino asit) sahiptir.

fonksiyonlar

Bireysel kaspazların fonksiyonlarının çoğu, her biri için özel fonksiyonlar oluşturan genetik susturma veya mutantların elde edilmesiyle açıklanmıştır..

Apoptotik fonksiyonlar

Kaspazlardan bağımsız apoptotik yollar olmasına rağmen, bu enzimler, çok hücreli organizmaların çoğunun doğru gelişimi için gerekli olan programlanmış hücre ölümü olayları için kritik öneme sahiptir..

Apoptotik süreçlerde, kaspazlann başlatıcıları kaspazlar -2, -8, -9 ve -10'dur, efektör kaspazlar arasında kaspazlar -3, -6 ve -7'dir..

Spesifik hücre içi hedefleri arasında nükleer laminadan ve bölünmesi hücre ölümünü teşvik eden hücre iskeleti proteinleri bulunur..

Apoptotik olmayan fonksiyonlar

Kaspazlar, hücrede sadece apoptotik bir rol oynamaktadır, çünkü bu enzimlerin bazılarının aktivasyonu, hücre ölümü işlemlerinin yokluğunda kanıtlanmıştır. Apoptotik olmayan rolü proteolitik ve proteolitik olmayan işlevleri içerir.

Hücre sökülmesini önlemek için proteolitik enzimlerin işlenmesine katılırlar; Hedefleri arasında sitokinler, kinazlar, transkripsiyon faktörleri ve polimerazlar gibi proteinler bulunur..

Bu işlevler, pro-kaspazların veya bunların proteolitik hedeflerinin translasyon sonrası işlenmesi, hücresel bölümler arasındaki enzimler arasındaki uzamsal ayrılma ya da diğer efektör proteinler tarafından regülasyonun yapılması sayesinde mümkündür..

Bağışıklık fonksiyonu

Bazı kaspazlar, immün sistemdeki önemli faktörlerin işlenmesinde rol oynar, örneğin, iltihap yanıtı için anahtar bir aracı olan olgun IL-1β oluşturmak için pro-İnterlökin-1β'yi işleyen kaspaz-1 durumunda.

Kaspaz-1 ayrıca, iltihaplanma tepkisi ve doğal immün tepkisi içinde yer alan IL-18 ve IL-33 gibi diğer interlökinlerin işlenmesinden de sorumludur..

Hücre proliferasyonunda

Birçok yönden kaspazlar, hücre çoğalmasına, özellikle lenfositlere ve immün sistemin diğer hücrelerine dahil olur; kaspaz-8, rol oynayan en önemli enzimlerden biridir..

Kaspaz-3, hücre döngüsü indüksiyonunun ilerlemesine katkıda bulunan inhibitör sikline bağımlı kinaz (CDK) p27'yi işleyebildiği için hücre döngüsünün düzenlenmesinde de fonksiyonlara sahiptir..

Diğer fonksiyonlar

Bazı kaspazlar, özellikle eksik bir apoptoz süreci olarak kabul edilen, post-mitotik bir duruma giren hücrelerin hücre farklılaşmasının ilerlemesinde rol oynarlar..

Kaspaz-3, kas hücrelerinin ve diğer kaspazların uygun şekilde farklılaşması için kritiktir; ayrıca miyeloidlerin, monositlerin ve eritrositlerin farklılaşmasında rol oynar..

referanslar

1. Chowdhury, I., Tharakan, B. ve Bhat, G. K. (2008). Caspases - Bir güncelleme. Karşılaştırmalı Biyokimya ve Fizyoloji, Bölüm B, 151, 10-27.
2. Degterev, A., Boyce, M., ve Yuan, J. (2003). 10 yıl boyunca caspaslar. Onkogen, 22, 8543-8567.
3. Earnshaw, W.C., Martins, L.M., & Kaufmann, S.H. (1999). Memeli Kaspazları: Apoptozis Sırasında Yapı, Aktivasyon, Substratlar ve Fonksiyonlar. Biyokimyanın Yıllık Değerlendirmesi, 68, 383-424.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., ... Martin, K. (2003). Moleküler Hücre Biyolojisi (5. basım). Freeman, W.H. & Company.
5. Nicholson, D., ve Thornberry, N. (1997). Caspases: katil proteazlar. TIBS İncelemeleri, 22, 299-306.
6. Stennicke, H.R., ve Salvesen, G.S. (1998). Kaspazların özellikleri. Biochimica ve Biophysica Acta, 1387, 17-31.