หุ้น:
โครงสร้างประเภทและฟังก์ชั่นของ Caspasa
caspases พวกมันคือโปรตีนเอฟเฟกต์ของทางเดินเซลล์ที่ตายแล้วหรือ apoptosis พวกมันอยู่ในตระกูลของโปรติเอสที่ขึ้นอยู่กับซีสเตอีนและแอสพาเททที่เฉพาะเจาะจงซึ่งได้ชื่อมา.
พวกเขาใช้ซิสเทอีนที่ตกค้างในที่ทำงานของมันในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยานิวคลีโอไทล์เพื่อแยกโปรตีนออกจากพื้นผิวที่มีกรดแอสปาร์ติกตกค้างอยู่ในโครงสร้างของพวกเขา.
Apoptosis เป็นเหตุการณ์ที่สำคัญอย่างยิ่งในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เนื่องจากมันมีบทบาทสำคัญในการบำรุงรักษาสภาวะสมดุลและความสมบูรณ์ของเนื้อเยื่อ.
บทบาทของ caspases ใน apoptosis ก่อให้เกิดกระบวนการที่สำคัญของสภาวะสมดุลและการซ่อมแซมรวมถึงความแตกแยกขององค์ประกอบโครงสร้างที่ทำให้เกิดการรื้อเซลล์ที่ตายแล้วอย่างเป็นระบบและเป็นระบบ.
เอ็นไซม์เหล่านี้ถูกอธิบายเป็นครั้งแรกใน C. elegans และจากนั้นยีนที่เกี่ยวข้องถูกพบในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งการทำงานของพวกเขาถูกสร้างขึ้นโดยวิธีการทางพันธุกรรมและชีวเคมีที่แตกต่างกัน.
ดัชนี
- 1 โครงสร้าง
- 1.1 การเปิดใช้งาน
- 2 ประเภท
- 3 ฟังก์ชั่น
- 3.1 ฟังค์ชั่น Apoptotic
- 3.2 ฟังก์ชั่นที่ไม่ apoptotic
- 3.3 ฟังก์ชั่นภูมิคุ้มกัน
- 3.4 ในการเพิ่มจำนวนเซลล์
- 3.5 ฟังก์ชั่นอื่น ๆ
- 4 อ้างอิง
โครงสร้าง
แคสเสสที่ใช้งานแต่ละครั้งนั้นได้มาจากการประมวลผลและการเชื่อมโยงตนเองของสารตั้งต้นของโปรเซมไซโมเจนสองโปรเซส สารตั้งต้นเหล่านี้เป็นโมเลกุลไตรภาคีที่มีกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา "อยู่เฉยๆ" และมีน้ำหนักโมเลกุลอยู่ระหว่าง 32 และ 55 kDa.
ทั้งสามภูมิภาคเป็นที่รู้จักกันในชื่อ p20 (โดเมนกลางภายในขนาดใหญ่ที่ 17-21 kDa และมีเว็บไซต์ที่ใช้งานของหน่วยย่อยตัวเร่งปฏิกิริยา), p10 (โดเมน C-terminal ของ 10-13 kDa หรือที่เรียกว่าหน่วยย่อยตัวเร่งปฏิกิริยาขนาดเล็ก) และโดเมน DD (โดเมนความตาย 3-24 kDa ตั้งอยู่ที่ปลาย N-terminal).
ในบางกรณีที่โดเมน p20 และ p10 จะถูกคั่นด้วยระยะห่างขนาดเล็ก โปรโดเมนของความตายหรือ DD ที่จุดสิ้นสุดของ N-terminal มีสารตกค้าง 80-100 ตัวที่เป็นลวดลายเชิงโครงสร้างของ superfamily ที่เกี่ยวข้องในการถ่ายทอดสัญญาณอะโพโทติค.
ในทางกลับกันโดเมน DD แบ่งออกเป็นสองโดเมนย่อย: โดเมนเอฟเฟกต์ตาย (DED) และโดเมนการสรรหา caspase (CARD) ซึ่งเกิดขึ้นจาก 6-7 amphipathic antiparallel ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับ โปรตีนอื่น ๆ ผ่านปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตหรือไม่ชอบน้ำ.
Caspases มีสารตกค้างที่ได้รับการอนุรักษ์จำนวนมากซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้างโครงสร้างทั่วไปและการมีปฏิสัมพันธ์กับลิแกนด์ในระหว่างการประกอบและการประมวลผลของไซม์เจนเช่นเดียวกับโปรตีนอื่น ๆ.
Pro-caspases 8 และ 10 มีโดเมน DED สองโดเมนจัดเรียงกันภายในโปรโดเมน pro-caspases 1, 2, 4, 5, 9, 11 และ 12 มีโดเมน CARD ทั้งสองโดเมนมีหน้าที่รับผิดชอบในการสรรหาผู้ริเริ่มริเริ่มให้เข้าสู่ศูนย์แห่งความตายหรือการอักเสบ.
การกระตุ้น
pro-caspase แต่ละตัวจะถูกกระตุ้นโดยการตอบสนองต่อสัญญาณที่เฉพาะเจาะจงและการประมวลผลของโปรตีนที่เลือกในกรดแอสปาร์ติกที่เหลือ การประมวลผลจบลงด้วยการก่อตัวของโปรตีเอส homodimeric ที่เริ่มต้นกระบวนการ apoptotic.
ผู้ริเริ่ม caspases ถูกเปิดใช้งานโดย dimerization ในขณะที่เอฟเฟ็กต์ถูกเปิดใช้งานโดยความแตกแยกของโดเมนระหว่าง มีสองเส้นทางสำหรับการเปิดใช้งาน caspases; ภายนอกและภายใน.
เส้นทางภายนอกหรือทางเดินที่ไกล่เกลี่ยโดยตัวรับความตายเกี่ยวข้องกับการมีส่วนร่วมของคอมเพล็กซ์การส่งสัญญาณความตายในฐานะที่เป็น activator complex สำหรับ pro-caspases-8 และ 10.
ทางเดินภายในหรือทางเดินไมโทคอนเดรียใช้ apoptosome เป็นคอมเพล็กซ์กระตุ้นการทำงานของ pro-caspase-9.
ชนิด
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีแคสเปสที่แตกต่างกันประมาณ 15 ชนิดซึ่งมาจากตระกูลเดียวกัน superfamily นี้รวมถึงตระกูลย่อยอื่น ๆ ที่ถูกจัดหมวดหมู่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโปรโดเมนและฟังก์ชั่นของพวกเขา.
โดยทั่วไป 3 คลาสย่อยของ caspases เป็นที่รู้จักในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม:
1-Caspasas อักเสบหรือกลุ่ม I: caspases ที่มีโดเมนโปรขนาดใหญ่ (Caspasa-1, caspase-4, caspase-5, caspase-12, caspase-12, caspase-13 และ caspase-14) ที่มีบทบาทพื้นฐานในการเจริญเติบโตของ cytokines และในการตอบสนองการอักเสบ.
2-Caspases, ริเริ่มของ apoptosis หรือกลุ่ม II: มี pro-domain ยาว (กรดอะมิโนมากกว่า 90 ชนิด) ที่มีโดเมน DED (caspase-8 และ caspase-10) หรือ caspase-recruitment (caspase-2) และ caspasa-9)
3-Effector caspases หรือกลุ่ม III: มีโปรโดเมนสั้น (กรดอะมิโน 20-30).
ฟังก์ชั่น
ฟังก์ชั่นส่วนใหญ่ของแต่ละ caspases ได้รับการอธิบายโดยการทดลองของการปิดเสียงทางพันธุกรรมหรือการได้รับการกลายพันธุ์การสร้างฟังก์ชั่นพิเศษสำหรับแต่ละคน.
ฟังก์ชั่น Apoptotic
แม้ว่าจะมีเส้นทาง apoptotic ที่เป็นอิสระจาก caspases, เอนไซม์เหล่านี้มีความสำคัญสำหรับหลาย ๆ เหตุการณ์ของการตายของเซลล์โปรแกรมที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาที่ถูกต้องของระบบส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์.
ในกระบวนการ apoptotic ตัวริเริ่ม caspases คือ caspases -2, -8, -9 และ -10 ในขณะที่ effector caspases คือ caspases -3, -6 และ -7.
เป้าหมายภายในเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงของพวกเขารวมถึงโปรตีนจากแผ่นนิวเคลียร์และโครงกระดูกซึ่งความแตกแยกช่วยส่งเสริมการตายของเซลล์.
ฟังก์ชั่นที่ไม่ apoptotic
Caspases ไม่เพียง แต่มีบทบาท apoptotic ในเซลล์เนื่องจากการเปิดใช้งานของเอนไซม์เหล่านี้บางส่วนได้รับการแสดงในกรณีที่ไม่มีกระบวนการตายของเซลล์ บทบาทที่ไม่ apoptotic มันเกี่ยวข้องกับฟังก์ชั่นโปรตีนและไม่ใช่โปรตีน.
พวกเขามีส่วนร่วมในการประมวลผลโปรตีนของเอนไซม์เพื่อหลีกเลี่ยงการแยกเซลล์; เป้าหมายคือโปรตีนเช่นไซโตไคน์ไคเนสปัจจัยการถอดรหัสและโพลิเมอร์.
ฟังก์ชั่นเหล่านี้เป็นไปได้เนื่องจากการประมวลผลหลังการแปลของโปรแคสเปสหรือเป้าหมายโปรตีโอไลติกของพวกเขาไปสู่การแยกเชิงพื้นที่ระหว่างเอนไซม์ระหว่างช่องแบ่งเซลล์หรือการควบคุมโดยเอฟเฟกต์โปรตีนอื่น ๆ.
ฟังก์ชั่นภูมิคุ้มกัน
บาง caspases มีส่วนร่วมในการประมวลผลของปัจจัยสำคัญในระบบภูมิคุ้มกันเช่นกรณีของ caspase-1 ที่ประมวลผล pro-Interleukin-1βเพื่อสร้าง IL-1βซึ่งเป็นตัวกลางสำหรับการตอบสนองการอักเสบ.
Caspase-1 ยังรับผิดชอบการประมวลผลของ interleukins อื่น ๆ เช่น IL-18 และ IL-33 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการตอบสนองการอักเสบและการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติ.
ในการเพิ่มจำนวนเซลล์
ในหลาย ๆ วิธี caspases มีส่วนร่วมในการเพิ่มจำนวนเซลล์โดยเฉพาะเซลล์เม็ดเลือดขาวและเซลล์อื่น ๆ ของระบบภูมิคุ้มกันโดยมี caspase-8 เป็นหนึ่งในเอนไซม์ที่สำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้อง.
Caspase-3 ยังมีหน้าที่ในการควบคุมวัฏจักรของเซลล์เนื่องจากสามารถประมวลผลตัวยับยั้ง cyclin-dependent kinase (CDK) p27 ซึ่งก่อให้เกิดการพัฒนาของการเหนี่ยวนำรอบเซลล์.
ฟังก์ชั่นอื่น ๆ
บาง caspases เกี่ยวข้องในความคืบหน้าของการแยกเซลล์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์ที่เข้าสู่สถานะหลัง mitotic ซึ่งบางครั้งถือว่าเป็นกระบวนการ apoptosis ที่ไม่สมบูรณ์.
Caspase-3 มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับความแตกต่างที่เหมาะสมของเซลล์กล้ามเนื้อและ caspases อื่น ๆ ก็มีส่วนร่วมในการสร้างความแตกต่างของ myeloids, monocytes และ erythrocytes.
การอ้างอิง
- Chowdhury, I. , Tharakan, B. และ Bhat, G. K. (2008) Caspases - การอัปเดต ชีวเคมีและสรีรวิทยาเปรียบเทียบส่วน B, 151, 10-27.
- Degterev, A. , Boyce, M. , & Yuan, J. (2003) ทศวรรษแห่ง caspases Oncogene, 22, 8543-8567.
- Earnshaw, W.C. , Martins, L.M. , & Kaufmann, S.H. (1999) Mammalian Caspases: โครงสร้างการเปิดใช้งานพื้นผิวและฟังก์ชั่นระหว่างการตายของเซลล์ การทบทวนทางชีวเคมีประจำปี, 68, 383-424.
- Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, C.A. , Krieger, M. , Bretscher, A. , Ploegh, H. , ... Martin, K. (2003) อณูชีววิทยาของเซลล์ (ลำดับที่ 5) ฟรีแมน W. W. & บริษัท.
- Nicholson, D. , & Thornberry, N. (1997) แคสเปส: โปรตีเอสของนักฆ่า รีวิว TIBS, 22, 299-306.
- Stennicke, H. R. , & Salvesen, G. S. (1998) คุณสมบัติของ caspases Biochimica และ Biophysica Acta, 1387, 17-31.