แคสเปส 3
| แคสพี3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ตัวระบุ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ชื่อเรียกอื่น | CASP3 , CPP32, CPP32B, SCA-1, แคสเปส 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| รหัสภายนอก | โอมิม : 600636 ; เอ็มจีไอ : 107739 ; โฮโมโลยีน : 37912 ; GeneCards : CASP3 ; OMA : CASP3 - ออโธโลจี | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| วิกิดาต้า | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Caspase-3เป็น โปรตีน แคสเปสที่ทำปฏิกิริยากับแคสเปส-8และแคสเปส-9มันถูกเข้ารหัสโดยยีนCASP3 มีการระบุ ออร์โธล็อกของ CASP3 [ 4 ]ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม จำนวนมาก ที่มีข้อมูลจีโนมที่สมบูรณ์ นอกจากนี้ยังพบออร์โธล็อกที่ไม่ซ้ำกันในนกกิ้งก่าสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกและปลากระดูกแข็ง
โปรตีนCASP3 เป็นสมาชิกของ ตระกูล โปร ตีเอ สกรดซิสเทอีน- แอสปาร์ ติก ( แคสเปส ) [ 5 ] การกระตุ้นแคสเป สตามลำดับมีบทบาทสำคัญในขั้นตอนการดำเนินการของ อะพอ พโทซิสของเซลล์แคสเปสมีอยู่เป็นโปรเอนไซม์ ที่ไม่ทำงาน ซึ่งผ่านกระบวนการย่อยสลายโปรตีนที่กรดแอสปาร์ติกที่อนุรักษ์ไว้เพื่อสร้างหน่วยย่อยสองหน่วย คือ หน่วยใหญ่และหน่วยเล็ก ซึ่งจะรวมตัวกันเป็นไดเมอร์เพื่อสร้างเอนไซม์ที่ทำงานได้โปรตีนนี้จะตัดและกระตุ้นแคสเปส 6และ7และตัวโปรตีนเองจะถูกประมวลผลและกระตุ้นโดยแคสเปส 8, 9 และ10มันเป็นแคสเปสหลักที่เกี่ยวข้องกับการตัดโปรตีนพรีเคอร์เซอร์อะไมลอยด์-เบตา 4Aซึ่งเกี่ยวข้องกับการตายของเซลล์ประสาทในโรคอัลไซเมอร์ [ 6 ] การตัดต่อทางเลือกของยีนนี้ส่งผลให้เกิดตัวแปรการถอดรหัสสองแบบที่เข้ารหัสโปรตีนเดียวกัน[ 7 ]
Caspase-3 มีลักษณะทั่วไปหลายอย่างที่พบได้ทั่วไปในแคสเปสที่รู้จักในปัจจุบันทั้งหมด ตัวอย่างเช่น บริเวณออกฤทธิ์ของมันมี กรด อะมิโนซิสทีน (Cys-163) และ กรด อะมิโนฮิสติดีน (His-121) ที่ช่วยให้ การแตกพันธะ เปปไทด์ของลำดับโปรตีนที่ด้านคาร์บอกซีเทอร์มินัลของกรดแอสปาร์ติก มีความเสถียร เมื่อเป็นส่วนหนึ่งของลำดับกรดอะมิโน 4 ตัวที่เฉพาะเจาะจง[ 8 ] [ 9 ] ความจำเพาะนี้ทำให้แคสเปสมีความเลือกสรรสูงมาก โดยมีความชอบกรดแอสปาร์ติกมากกว่ากรดกลูตามิกถึง 20,000 เท่า [ 10 ] คุณสมบัติสำคัญของแคสเปสในเซลล์คือพวกมันมีอยู่ในรูปของไซโมเจนซึ่งเรียกว่าโปรแคสเปส ซึ่งจะไม่มีการทำงานจนกว่าการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีจะทำให้พวกมันทำงาน โปรแคสเปสแต่ละตัวมีซับยูนิตขนาดใหญ่ที่ปลาย N ประมาณ 20 kDa ตามด้วยซับยูนิตขนาดเล็กกว่าประมาณ 10 kDa เรียกว่า p20 และ p10 ตามลำดับ[ 11 ]
โครงสร้าง

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Caspase-3 (หรือที่รู้จักกันในชื่อ CPP32/Yama/apopain) [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]เกิดจากไซโมเจนขนาด 32 kDa ที่ถูกตัดเป็นซับยูนิตขนาด 17 kDa และ 12 kDa เมื่อโปรแคสเปสถูกตัดที่เรซิเดิวเฉพาะ เฮเทอโรเตตราเมอร์ที่ทำงานได้สามารถเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาไฮโดรโฟบิก ทำให้เบต้าชีทแบบแอนติพาราเลลสี่แผ่นจาก p17 และสองแผ่นจาก p12 มารวมกันเพื่อสร้างเฮเทอโรไดเมอร์ ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับเฮเทอโรไดเมอร์อีกตัวหนึ่งเพื่อสร้าง โครงสร้าง เบต้าชีท 12 สายที่สมบูรณ์ซึ่ง ล้อมรอบด้วยอัลฟาเฮลิกซ์ซึ่งเป็นเอกลักษณ์เฉพาะของแคสเปส[ 11 ] [ 15 ] เมื่อเฮเทอโรไดเมอร์เรียงตัวแบบหัวต่อท้ายกัน ตำแหน่งแอคทีฟไซต์จะอยู่ที่ปลายแต่ละด้านของโมเลกุลที่เกิดจากสารตกค้างจากซับยูนิตที่เข้าร่วมทั้งสอง แม้ว่าสารตกค้าง Cys-163 และ His-121 ที่จำเป็นจะพบในซับยูนิต p17 (ที่ใหญ่กว่า) ก็ตาม[ 15 ]
การทำงาน

Caspase-3 เป็นโปรตีเอส ตัวดำเนินการที่สำคัญ ใน เส้นทาง อะพอพโทซิสมีหน้าที่ในการควบคุมการสลายตัวของส่วนประกอบของเซลล์ในระหว่างการตายของเซลล์ตามโปรแกรม Caspase-3 ถูกสังเคราะห์ขึ้นในรูปของ ไซโมเจน ที่ไม่ทำงาน และ จะถูกกระตุ้นโดยแคสเปสตัวเริ่มต้นต้นน้ำ เช่นCaspase-8และCaspase-9ผ่านการตัดแยกโปรตีน ซึ่งจะเปิดเผยตำแหน่งที่ออกฤทธิ์และทำให้สามารถตัดสารตั้งต้นของเซลล์ได้หลากหลายชนิด รวมถึงโปรตีนโครงสร้าง ตัวควบคุมวงจรเซลล์ และเอนไซม์ซ่อมแซม DNA [ 16 ]กิจกรรมโปรตีโอไลติกนี้ทำให้เกิดลักษณะเด่นของอะพอพโทซิส เช่น การควบแน่นของโครมาติน การแตกตัวของ DNA และการก่อตัวของอะพอพโทติกบอดี้ซึ่งอำนวยความสะดวกในการกำจัดเซลล์ที่กำลังจะตายอย่างเป็นระเบียบ[ 17 ]การทำงานของ Caspase-3 ถูกควบคุมอย่างเข้มงวดโดยการดัดแปลงหลังการแปลและการโต้ตอบกับโปรตีนเซลล์อื่นๆ ทำให้มั่นใจได้ว่ากระบวนการอะพอพโทซิสจะเกิดขึ้นภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยาที่เหมาะสมเท่านั้น บทบาทที่สำคัญของมันได้รับการเน้นย้ำด้วยความจำเป็นสำหรับการพัฒนาตามปกติและการรักษาสมดุลของเนื้อเยื่อ และการทำงานที่ผิดปกติของ Caspase-3 มีส่วนเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ รวมถึงโรคความเสื่อมของระบบประสาทและมะเร็ง[ 17 ] [ 18 ]
พบว่าแคสเปส-3 มีความจำเป็นต่อ การพัฒนา สมอง ตามปกติ รวมถึงบทบาททั่วไปในอะพอพโทซิส ซึ่งมีหน้าที่ใน การควบแน่นของ โครมาตินและการแตกตัวของดีเอ็นเอ[ 17 ] ระดับที่สูงขึ้นของชิ้นส่วนของแคสเปส-3, p17, ในกระแสเลือดเป็นสัญญาณของการ เกิด ภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดเฉียบพลันเมื่อ ไม่นานมานี้ [ 19 ]ขณะนี้กำลังมีการแสดงให้เห็นว่าแคสเปส-3 อาจมีบทบาทในการแยกความแตกต่างของเซลล์ต้นกำเนิด ตัวอ่อนและเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด [ 20 ]
กิจกรรมของเอนไซม์

ความจำเพาะของสารตั้งต้น
ภายใต้สภาวะปกติ แคสเปสจะจดจำลำดับเตตระเปปไทด์บนสารตั้งต้นและไฮโดรไลซ์พันธะเปปไทด์หลังจาก กรดแอสปาร์ ติกแคสเปส 3 และแคสเปส 7มีความจำเพาะต่อสารตั้งต้นที่คล้ายกันโดยการจดจำโมทีฟเตตระเปปไทด์ Asp-xx-Asp [ 21 ]กรดแอสปาร์ติกที่ปลาย C-terminus เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงในอีกสามตำแหน่งสามารถยอมรับได้[ 22 ] ความจำเพาะของสารตั้งต้นของแคสเปสถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน การออกแบบ สารยับยั้งและยา ที่ใช้แคสเปสเป็นพื้นฐาน [ 23 ]
กลไกการเร่งปฏิกิริยา
ตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาของแคสเปส-3 เกี่ยวข้องกับหมู่ไทออลของ Cys-163 และ วงแหวน อิมิดาโซลของ His-121 His-121 ทำให้ หมู่ คาร์บอนิลของกรดแอสปาร์ติกที่สำคัญมีความเสถียร ในขณะที่ Cys-163 เข้าโจมตีเพื่อตัดพันธะเปปไทด์ในที่สุด Cys-163 และ Gly-238 ยังทำหน้าที่ทำให้สถานะการเปลี่ยน ผ่านแบบเตตระเฮดรัล ของสารเชิงซ้อนระหว่างซับสเตรตและเอนไซม์มีความเสถียรผ่านพันธะไฮโดรเจน[ 15 ]ในหลอดทดลองพบว่าแคสเปส-3 ชอบลำดับเปปไทด์ DEVDG (Asp-Glu-Val-Asp-Gly) โดยการตัดจะเกิดขึ้นที่ด้านคาร์บอกซิลของกรดแอสปาร์ติกตัวที่สอง (ระหว่าง D และ G) [ 10 ] [ 15 ] [ 17 ] แคสเปส-3 ทำงานได้ใน ช่วง pHที่กว้างกว่าเล็กน้อย (เป็นเบสมากกว่า) แคสเปสตัวดำเนินการอื่นๆ หลายตัว ช่วงกว้างนี้บ่งชี้ว่าแคสเปส-3 จะทำงานเต็มที่ภายใต้สภาวะเซลล์ปกติและเซลล์ที่เกิดอะพอพโทซิส[ 24 ]
ระเบียบข้อบังคับ

การเปิดใช้งาน
Caspase-3 ถูกกระตุ้นในเซลล์ที่เกิดอะพอพโทซิสทั้งโดยวิถีทางภายนอก (ลิแกนด์แห่งความตาย) และวิถีทางภายใน (ไมโทคอนเดรีย) [ 11 ] [ 26 ] คุณสมบัติไซโมเจนของ Caspase-3 มีความจำเป็นเพราะหากไม่ได้รับการควบคุม กิจกรรมของ Caspase จะฆ่าเซลล์อย่างไม่เลือกปฏิบัติ[ 27 ] ในฐานะ Caspase ผู้ดำเนินการ ไซโมเจนของ Caspase-3 แทบจะไม่มีกิจกรรมใดๆ จนกว่าจะถูกตัดโดย Caspase ตัวเริ่มต้นหลังจากเหตุการณ์การส่งสัญญาณอะพอพโทซิสเกิดขึ้น[ 28 ] เหตุการณ์การส่งสัญญาณดังกล่าวอย่างหนึ่งคือการนำGranzyme Bซึ่งสามารถกระตุ้น Caspase ตัวเริ่มต้น เข้าสู่เซลล์เป้าหมายสำหรับการเกิดอะพอพโทซิสโดยเซลล์T นักฆ่า [ 29 ] [ 30 ] การกระตุ้นจากภายนอกนี้จะกระตุ้นแคสเปสแคสเคดที่เป็นลักษณะเฉพาะของวิถีอะพอพโทซิส ซึ่งแคสเปส-3 มีบทบาทสำคัญ[ 9 ] ในการกระตุ้นจากภายในไซโตโครมซีจากไมโทคอนเดรียจะทำงานร่วมกับแคสเปส-9ปัจจัยกระตุ้นอะพอพโทซิส 1 ( Apaf-1 ) และATPเพื่อประมวลผลโปรแคสเปส-3 [ 17 ] [ 30 ] [ 31 ] โมเลกุลเหล่านี้เพียงพอที่จะกระตุ้นแคสเปส-3 ในหลอดทดลอง แต่โปรตีนควบคุมอื่นๆ จำเป็นในร่างกาย [ 31 ] สาร สกัด จากมังคุด ( Garcinia mangostana ) แสดงให้เห็นว่าสามารถยับยั้งการกระตุ้นของแคสเปส 3 ในเซลล์ประสาทของมนุษย์ที่ได้รับการรักษาด้วยบี-อะไมลอยด์[ 32 ]
การยับยั้ง
วิธีหนึ่งในการยับยั้งแคสเปสคือผ่านโปรตีนตระกูล IAP (ตัวยับยั้งอะพอพโทซิส) ซึ่งรวมถึง c-IAP1, c-IAP2, XIAPและ ML-IAP [ 15 ] XIAP จับและยับยั้งแคสเปส-9 ซึ่งเป็นตัวเริ่มต้น และมีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงในการกระตุ้นแคสเปส-3 ซึ่งเป็นตัวดำเนินการ[ 31 ] อย่างไรก็ตาม ในระหว่างแคสเปสแคสเคด แคสเปส-3 ทำหน้าที่ยับยั้งกิจกรรมของ XIAP โดยการตัดแคสเปส-9 ที่ตำแหน่งเฉพาะ ทำให้ XIAP ไม่สามารถจับเพื่อยับยั้งกิจกรรมของแคสเปส-9 ได้[ 33 ]
ปฏิสัมพันธ์
มีการค้นพบว่าแคสเปส 3 มีปฏิสัมพันธ์กับ:
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
- Cohen GM (สิงหาคม 1997). "Caspases: ผู้ประหารการตายของเซลล์" . The Biochemical Journal . 326 (ตอนที่ 1): 1– 16. doi : 10.1042/bj3260001 . PMC 1218630 . PMID 9337844 .
- Roig J, Traugh JA (2001). "โปรตีนไคเนสแกมมา-PAK ที่กระตุ้นด้วยโปรตีน p21 ที่มีฤทธิ์ยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์" วิตามินและฮอร์โมนเล่ม ที่ 62 หน้า167–198 doi : 10.1016/S0083-6729(01) 62004-1 ISBN 978-0-12-709862-3. PMID 11345898 .
- Zhao LJ, Zhu H (ธันวาคม 2547). "โครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนควบคุมเสริม Vpr ของ HIV-1: เบาะแสใหม่สำหรับการออกแบบยา" Current Drug Targets. Immune, Endocrine and Metabolic Disorders . 4 (4): 265– 275. doi : 10.2174/1568008043339668 . PMID 15578977 .
- Le Rouzic E, Benichou S (กุมภาพันธ์ 2548). "โปรตีน Vpr จาก HIV-1: บทบาทที่แตกต่างกันตลอดวงจรชีวิตของไวรัส" Retrovirology . 2 ( 1 ) 11. doi : 10.1186/1742-4690-2-11 . PMC 554975 . PMID 15725353 .
- Sykes MC, Mowbray AL, Jo H (กุมภาพันธ์ 2550). "การกลูตาไธโอเลชันแบบย้อนกลับได้ของแคสเปส-3 โดยกลูตาเรด็อกซินเป็นกลไกการส่งสัญญาณรีดอกซ์แบบใหม่ในการตายของเซลล์ที่เกิดจากปัจจัยเนื้องอกเนโครซิสอัลฟา" Circulation Research . 100 (2): 152– 154. doi : 10.1161/01.RES.0000258171.08020.72 . PMID 17272816 . S2CID 12684325 .
ลิงก์ภายนอก
- ฐานข้อมูลออนไลน์ MEROPS สำหรับ เอนไซม์เปปติเดสและสารยับยั้ง: C14.003 เก็บถาวรเมื่อ 2016-03-03 ที่Wayback Machine
- อะพอพโทซิสและแคสเปส 3 – แผนที่การสลายโปรตีน - แอนิเมชัน