Kaspaza 3 - Caspase 3

CASP3
1rhj.jpg
Dostępne konstrukcje
WPB Wyszukiwanie ortologów : PDBe RCSB
Identyfikatory
Skróty CASP3 , CPP32 , CPP32B, SCA-1, kaspaza 3
Identyfikatory zewnętrzne OMIM : 600636 MGI : 107739 HomoloGene : 37912 GeneCards : CASP3
Ortologi
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez
Zespół
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_004346
NM_032991

NM_009810
NM_001284409

RefSeq (białko)

NP_001271338
NP_033940

Lokalizacja (UCSC) nie dotyczy Chr 8: 46,62 – 46,64 Mb
Wyszukiwanie w PubMed
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz

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.

Szlak sygnałowy TNF -R1. Szare linie przerywane reprezentują wiele kroków
Ścieżki prowadzące do aktywacji kaspazy 3.

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.

podjednostki tekst alternatywny
Podjednostki p12 (różowy) i p17 (jasnoniebieski) kaspazy-3 ze strukturami beta-kartki każdej z nich odpowiednio na czerwono i niebiesko; obraz wygenerowany w Pymol z 1rhm.pdb

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.

tekst alternatywny aktywnej witryny
Cys-285 (żółty) i His-237 (zielony i ciemnoniebieski) w miejscu aktywnym kaspazy-3, podjednostka p12 w kolorze różowym i podjednostka p17 w kolorze jasnoniebieskim; obraz wygenerowany w Pymol z 1rhr.pdb

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

Zewnętrzne linki