Kaspaza 3 - Caspase 3
Kaspaza-3 to białko kaspazy, które oddziałuje z kaspazą-8 i kaspazą-9 . Jest kodowany przez gen CASP3 . Ortologi CASP3 zostały zidentyfikowane u wielu ssaków, dla których dostępne są kompletne dane genomowe. Unikalne ortologi są również obecne u ptaków , jaszczurek , lisamfibi i doskonałokostnych .
CASP3 białko jest członkiem c ysteine- asp Artic kwas prote azy ( kaspazy ) rodziny. Sekwencyjna aktywacja kaspaz odgrywa kluczową rolę w fazie wykonawczej apoptozy komórek . Kaspazy istnieją jako nieaktywne proenzymy, które ulegają obróbce proteolitycznej w konserwowanych resztach asparaginowych w celu wytworzenia dwóch podjednostek, dużej i małej, które ulegają dimeryzacji, tworząc aktywny enzym . Białko to rozszczepia i aktywuje kaspazy 6 i 7 ; a samo białko jest przetwarzane i aktywowane przez kaspazy 8, 9 i 10 . Jest to dominująca kaspaza biorąca udział w rozszczepianiu białka prekursorowego amyloidu beta 4A , co wiąże się ze śmiercią neuronów w chorobie Alzheimera . W wyniku alternatywnego splicingu tego genu powstają dwa warianty transkrypcyjne, które kodują to samo białko.
Caspase-3 ma wiele typowych cech wspólnych dla wszystkich obecnie znanych kaspaz. Na przykład, jego miejsce aktywne zawiera resztę cysteiny (Cys-163) i resztę histydyny (His-121), które stabilizują rozszczepienie wiązania peptydowego sekwencji białkowej do strony C-końcowej kwasu asparaginowego, gdy jest on częścią określonego Sekwencja 4-aminokwasowa. Ta specyficzność pozwala kaspazom być niesamowicie selektywne, z 20 000-krotną preferencją dla kwasu asparaginowego nad kwasem glutaminowym . Kluczową cechą kaspaz w komórce jest to, że są one obecne jako zymogeny , zwane prokaspazami, które są nieaktywne, dopóki zmiana biochemiczna nie spowoduje ich aktywacji. Każda prokaspaza ma N-końcową dużą podjednostkę około 20 kDa, po której następuje mniejsza podjednostka około 10 kDa, zwana odpowiednio p20 i p10.
Specyfika podłoża
W normalnych warunkach kaspazy rozpoznają sekwencje tetrapeptydowe na swoich substratach i hydrolizują wiązania peptydowe po resztach kwasu asparaginowego . Kaspaza 3 i kaspaza 7 mają podobną specyficzność substratową poprzez rozpoznawanie motywu tetrapeptydowego Asp-xx-Asp. Asp C-końcowy jest absolutnie wymagany, podczas gdy zmiany w pozostałych trzech pozycjach mogą być tolerowane. Specyficzność substratowa kaspazy jest szeroko stosowana w projektowaniu inhibitorów i leków opartych na kaspazie .
Struktura
W szczególności kaspaza-3 (znana również jako CPP32/Yama/apopaina) jest utworzona z zymogenu 32 kDa, który jest cięty na podjednostki 17 kDa i 12 kDa. Gdy prokaspaza jest rozszczepiana w określonej reszcie, aktywny heterotetramer może być następnie utworzony przez oddziaływania hydrofobowe, powodując, że cztery antyrównoległe arkusze beta z p17 i dwa z p12 łączą się, tworząc heterodimer, który z kolei oddziałuje z innym heterodimerem aby utworzyć pełną 12-niciową strukturę beta-kartki otoczoną alfa-helisami, która jest unikalna dla kaspaz. Gdy heterodimery ustawiają się w linii głowa-ogon, miejsce aktywne jest umieszczone na każdym końcu cząsteczki utworzonej przez reszty z obu uczestniczących podjednostek, chociaż niezbędne reszty Cys-163 i His-121 znajdują się na p17 (większe ) podjednostka.
Mechanizm
Miejsce katalityczne kaspazy-3 obejmuje grupę sulfohydrylową Cys-163 i pierścień imidazolowy His-121. His-121 stabilizuje grupę karbonylową kluczowej reszty asparaginianowej, podczas gdy Cys-163 atakuje ostatecznie rozszczepiając wiązanie peptydowe. Cys-163 i Gly-238 działają również stabilizując tetraedryczny stan przejściowy kompleksu substrat-enzym poprzez wiązanie wodorowe . Stwierdzono, że in vitro kaspaza-3 preferuje sekwencję peptydową DEVDG (Asp-Glu-Val-Asp-Gly) z rozszczepieniem występującym po stronie karboksylowej drugiej reszty kwasu asparaginowego (między D i G). Kaspaza-3 jest aktywna w szerokim zakresie pH, który jest nieco wyższy (bardziej zasadowy) niż wiele innych kaspaz katów. Ten szeroki zakres wskazuje, że kaspaza-3 będzie w pełni aktywna w warunkach normalnych i apoptotycznych komórek.
Aktywacja
Kaspaza-3 jest aktywowana w komórce apoptotycznej zarówno przez szlaki zewnętrzne (ligand śmierci), jak i wewnętrzne (mitochondrialne). Cecha zymogenu kaspazy-3 jest konieczna, ponieważ nieuregulowana aktywność kaspazy zabijałaby komórki bezkrytycznie. Jako kaspaza wykonawcza, zymogen kaspazy-3 nie wykazuje praktycznie żadnej aktywności, dopóki nie zostanie rozszczepiony przez kaspazę inicjującą po wystąpieniu apoptotycznych zdarzeń sygnalizacyjnych. Jednym z takich zdarzeń sygnalizacyjnych jest wprowadzenie granzymu B , który może aktywować kaspazy inicjujące, do komórek, których celem jest apoptoza przez limfocyty T zabójców . Ta zewnętrzna aktywacja wyzwala następnie charakterystyczną dla szlaku apoptotycznego kaskadę kaspazy, w której dominującą rolę odgrywa kaspaza-3. W aktywacji wewnętrznej cytochrom c z mitochondriów działa w połączeniu z kaspazą 9 , czynnikiem aktywującym apoptozę 1 ( Apaf-1 ) i ATP w celu przetwarzania prokaspazy-3. Cząsteczki te są wystarczające do aktywacji kaspazy-3 in vitro, ale inne białka regulatorowe są niezbędne in vivo . Wykazano, że ekstrakt z mangostanu ( Garcinia mangostana ) hamuje aktywację kaspazy 3 w ludzkich komórkach nerwowych traktowanych B-amyloidem.
Zahamowanie
Jednym ze sposobów hamowania kaspazy jest rodzina białek IAP (inhibitor apoptozy), która obejmuje c-IAP1, c-IAP2, XIAP i ML-IAP. XIAP wiąże i hamuje inicjującą kaspazę-9, która jest bezpośrednio zaangażowana w aktywację kaspazy-3. Jednak podczas kaskady kaspazy, kaspaza-3 działa w celu hamowania aktywności XIAP poprzez rozszczepienie kaspazy-9 w określonym miejscu, uniemożliwiając XIAP zdolność do wiązania się w celu hamowania aktywności kaspazy-9.
Interakcje
Wykazano, że Caspase 3 wchodzi w interakcje z:
Funkcja biologiczna
Stwierdzono, że kaspaza-3 jest niezbędna do prawidłowego rozwoju mózgu, a także jej typowa rola w apoptozie, gdzie odpowiada za kondensację chromatyny i fragmentację DNA . Podwyższony poziom fragmentu kaspazy-3, p17 w krwiobiegu jest oznaką niedawnego zawału mięśnia sercowego . Obecnie wykazano, że kaspaza-3 może odgrywać rolę w różnicowaniu embrionalnych i hematopoetycznych komórek macierzystych .
Zobacz też
Bibliografia
Dalsza lektura
- Cohen GM (sierpień 1997). „Kaspazy: oprawcy apoptozy” . Czasopismo Biochemiczne . 326 (Pt 1): 1-16. doi : 10.1042/bj3260001 . PMC 1218630 . PMID 9337844 .
- Roig J, Traugh JA (2001). Cytostatyczna kinaza białkowa aktywowana białkiem p21 G gamma-PAK . Witaminy i hormony. 62 . s. 167–98. doi : 10.1016/S0083-6729(01)62004-1 . Numer ISBN 9780127098623. PMID 11345898 .
- Zhao LJ, Zhu H (grudzień 2004). „Struktura i funkcja pomocniczego białka regulacyjnego HIV-1 Vpr: nowe wskazówki do projektowania leków”. Aktualne cele leków. Zaburzenia immunologiczne, endokrynologiczne i metaboliczne . 4 (4): 265–75. doi : 10.2174/1568008043339668 . PMID 15578977 .
- Le Rouzic E, Benichou S (2006). „Białko Vpr z HIV-1: różne role w cyklu życia wirusa” . Retrowirusologia . 2 (1): 11. doi : 10.1186/1742-4690-2-11 . PMC 554975 . PMID 15725353 .
- Sykes MC, Mowbray AL, Jo H (luty 2007). „Odwracalna glutationacja kaspazy-3 przez glutaredoksynę jako nowy mechanizm sygnalizacji redoks w śmierci komórkowej indukowanej przez czynnik martwicy nowotworu alfa” . Badania obiegowe . 100 (2): 152–4. doi : 10.1161/01.RES.0000258171.08020.72 . PMID 17272816 .
Zewnętrzne linki
- Merops bazy danych online peptydaz i ich inhibitorów: C14.003
- Apoptoza i kaspaza 3 – mapa proteolizy – animacja