caspase蛋白1

白兴华2011-11-4Caspase家族及其在细胞凋亡中的作用目录：Caspase家族蛋白酶的简介Caspase家族蛋白酶的结构与功能Caspase家族蛋白酶在细胞凋亡中的活化Caspase家族与细胞凋亡的关系Caspase（天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解酶）：是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白酶。它们的活性位点均包含Cys残基，能够特异性的切割靶蛋白Asp残基后的肽键。Caspase能选择性的切割某些蛋白质，从而造成细胞凋亡。细胞凋亡：指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。一、Caspase家族蛋白酶的简介Caspase的发现源于秀丽隐杆线虫（C.elegans）细胞凋亡的研究。线虫从胚胎发育到成体的过程中共产生1090个体细胞，其中131个体细胞发生凋亡后消失。研究人员利用一系列突变体发现线虫发育过程中控制细胞凋亡的关键因子。1986年美国麻省理工学院的RobertHorvitz发现，当ced3或ced4突变后，原先应该凋亡的131个体细胞仍然存活；与之相反，ced9的突变导致所有细胞在胚胎期死亡，无法得到成虫。这一结果证明，ced3和ced4是线虫发育过程中细胞凋亡的必须基因，ced9的功能是抑制细胞凋亡。鉴于这一重要发现，RobertHorvitz与另外两位线虫模型的建立者：英国的SydneyBrenner和JohnE.Sulston共同获得了2002年诺贝尔医学和生理学奖。二、Caspase家族蛋白酶的结构与功能人类的Caspase-1和Caspase-3的3D结构（NCBI）其它Caspase蛋白酶2105611974图3：蛋白酶家族的同源性蛋白酶名称别名识别序列功能caspase1ICEYVADIL-1前体的切割；参与死亡受体介导的凋亡caspase2ICH-1起始caspase或执行caspasecaspase3CPP32,Yama,apopainDEVD执行caspasecaspase4TX,ICH-2,ICErel-II炎症因子前体的切割caspase5ICErel-III,TY炎症因子前体的切割caspase6Mch2VEID执行caspasecaspase7Mch3,ICE-LAP3,CMH-1DEVD执行caspasecaspase8MACH,FLICE,Mch5DEVD死亡受体途径的起始caspasecaspase9ICE-LAP6,Mch6起始caspasecaspase10Mch4YVAD死亡受体途径的起始caspasecaspase11ICH3,FLICE2IL-1前体的切割；参与死亡受体途径的起始caspase12内质网凋亡途径的起始caspase13未知caspase14未知caspase15未知Caspase-1和11（可能还有4）主要负责白介素前体的活化，不直接参与凋亡信号的传递；其余的Caspase在细胞凋亡的过程中发挥的功能不同，可以分为两类：一类是凋亡起始者，包括Caspase-2，-8,-9,-10,-11；另一类是凋亡执行者，包括Caspase-3，-6，-7。起始者负责对执行者的前体进行切割，从而产生有活性的执行者；执行者负责切割细胞核内、细胞质中的结构蛋白和调节蛋白。作用方式三、Caspase家族蛋白酶的活化细胞凋亡过程中Caspase级联效应NH2COOH切割位点未活化的caspase酶原Y活化的caspaseX切割活化原结构域活化的caspaseY大亚基小亚基活化的caspaseX较多活化的caspaseY大量活化的caspaseZ切割细胞质蛋白切割细胞核蛋白四、Caspase家族与细胞凋亡的关系细胞凋亡过程可以分为激活期和执行期。前期细胞应答死亡信号，起始Caspase活化，后期执行Caspase活化，执行细胞死亡程序。起始Caspase的活化属于同性活化，即酶原分子聚集成复合物达到一定浓度时，就彼此切割或者构象改变产生有活性的二聚体形式；执行Caspase的活化属于异性活化，即起始Caspase招募执行Caspase酶原分子后，对其进行切割，产生具有活性的执行Caspase切割细胞内重要的结构和功能蛋白，导致细胞凋亡。与Caspase有关的凋亡通路主要有两种。一种是死亡受体介导的信号传导途径，另一种是线粒体依赖途径。在外源途径中，死亡受体如Fas在配体FasL的刺激下，通过接头蛋白FADD将Caspase-8酶原招募到细胞质膜上，形成死亡诱导信号复合物DISC。Caspase-8酶原在这个复合物中被活化，进而激活下游的Caspase级联反应。Caspase-8也可以通过切割Bcl-2家族成员Bid，进一步活化Bax和Bak从而激活内原细胞凋亡途径。细胞凋亡的途径内源性细胞凋亡途径始于线粒体,细胞色素c从线粒体内释放是关键的一步。在细胞凋亡信号的刺激下,细胞色素c从线粒体内释放到胞浆内，胞浆内的细胞色素c在dATP存在下通过Cys蛋白酶募集域的作用。与凋亡细胞蛋白酶激活因子Apaf-1结合，募集并激活Caspase-9，然后激活下游的效应半胱氨酸蛋白酶,如Caspase-2、3、6、7、8、9，启动Caspase的级联反应，引起细胞凋亡。内源途径外源途径DEDDD+活化的Caspase-3FasDDFasDDFasDDFasDD+DEDDEDFADDCaspase-8酶原DISCCaspase-3酶原切割底物，产生效应内源途径活化的Caspase-9细胞色素cApaf-1Caspase-9酶原CARD凋亡复合体活化的Caspase-8Bid剪切的Bid其他刺激因素执行Caspase的底物约有280种。例：Caspase激活的DNA酶CAD。执行Caspase与底物作用方式失活状态CADICADAsp有活性的CaspaseCAD有活性+ICAD切割DNA总结Caspase:它是一种Cys蛋白酶，用Cys作为裂解底物的亲核基团。其催化活性对底物的Asp有特异性要求，Caspase以活性很低的酶原形式合成，通过蛋白酶水解去除氨基端的一段序列而被激活。活化的Caspase能够特异地水解一套底物，从而导致细胞凋亡，此过程为不可逆反应。正常情况下细胞内总存在有Caspase的抑制剂，以防止Caspase酶原偶然被激活而对正常细胞造成损伤。Thankyou!