Autor: Justyna Rudnicka
Kaspazy to enzymy proteolityczne zaliczane do rodziny proteaz cysteinowych. Uczestniczą w inaktywacji białek m.in. w procesie proteolizy, co służy precyzyjnemu przekazywaniu sygnałów dotyczących funkcji komórki i jej losów w organizmie.
W 1993r. zidentyfikowano kaspazę-1, enzym konwertujący IL-1β-ICE (ang. interleukin 1β converting enzyme), który przekształca prekursor pre-IL-1β w aktywną cytokinę.
Kaspazy – struktura
Enzymy te występują w komórkach jako nieaktywne zymogeny – prokaspazy. W ich skład wchodzą: C-końcowa podjednostka mała p10, podjednostka duża p20 oraz prodomena N-końcowa. Aby zaktywować kaspazę musi dojść do proteolizy łącznika, który znajduje się między małą i dużą podjednostką. Prodomena N-końcowa musi również być odcięta. Kaspazy jako wysoce specyficzne enzymy rozpoznają sekwencje czteroaminokwasową. Cięcie przeprowadzane jest za resztą asparaginową.
Kaspazy – podział
1. Enzymy z prodomeną długą
a)kaspazy prozapalne (kaspaza-1, -4, -5, -11, -12, -13, -14)
b)kaspazy inicjujące apoptozę (kaspaza-2, -8, -9, -10)
2. Enzymy mające prodomenę krótką
a) kaspazy wykonawcze apoptozę (kaspaza- 3, -6, 7)
Rola kaspaz
Informacji o klinicznej roli kaspaz dostarczają badania myszy z zablokowanymi genami dla poszczególnych enzymów proteolitycznych. Dzięki tej technice odkryto prozapalne właściwości kaspazy-1 i kaspazy-11. Myszy z zablokowanymi genami dla kaspazy-1 i 11, mimo prawidłowego rozwoju, charakteryzowały się dużą opornością na wstrząs septyczny i nie mogły wytwarzać dojrzałych cytokin. Brak kaspazy-2 zakłócał z kolei prawidłową gametogenezę, nie powodując przy tym zmian fenotypowych. Zarodki mysie pozbawione kaspazy-8 wykazywały zaburzenia wzrostu, rozwoju serca i układu krwionośnego, co świadczy o roli tego enzymu w inicjowaniu apoptozy zachodzącej fizjologicznie na określonych etapach rozwoju tkanek i narządów. Zniekształcenia w obrębie mózgowia oraz śmierć w okresie zarodkowym spowodowane były brakiem kaspazy-9. Potwierdza to tym samym jej rolę w rozwoju struktur układu nerwowego. Nie do końca poznano rolę kaspazy-12, która prawdopodobnie pośredniczy w apoptozie neurocytów.
Kaspazy i apoptoza
Apoptoza, czyli programowana śmierć komórki jest metabolicznym procesem, w trakcie którego kaspazy niszczą białka strukturalne oraz enzymatyczne, co w konsekwencji prowadzi do całkowitej dezintegracji komórki w końcowej fazie tego procesu. Degradują one polimerazę poli-ADP rybozy i białkową kinazę DNA uniemożliwiając w ten sposób naprawę uszkodzonego DNA. Doprowadzają do zniszczenia błony jądrowej poprzez uszkodzenia lamin. Zniszczeniu ulegają również filamenty pośrednie i aktyna. Odwodnienie cytoplazmy prowadzi do jej zagęszczenia, a w konsekwencji do zmiany kształtu i wielkości komórki. Chromatyna ulega kondensacji przybierając kształt półksiężycowaty. Przebiegająca przy udziale kaspaz proteoliza inhibitora endonuklezy CAD, doprowadza do aktywacji tego enzymu i fragmentacji łańcucha DNA. W zaawansowanej apoptozie dochodzi do zaniku błony jądrowej i całe jądro ulega fragmentacji. Fragmenty jądra wraz z elementami cytoplazmy i organellami komórkowymi zostają otoczone fragmentami błony cytoplazmatycznej. Powstają ciałka apoptyczne, które fagocytowane są przez sąsiednie komórki.
Literatura:
1.P.Smolewski, O.Grzybowska (2002) Therapeutic regulation of apoptosis-actual experiences and prospects of the development. Acta Haematologica Polonica, Nr4, 33
2. I. Korzeniowska-Dyl (2007) Kaspazy-struktura i funkcje Pol. Merk. Lek., XXIII, 138, 403
3.I.Korzeniowska-Dyl (2008) Kaspazy- nowy cel w terapii przeciwzapalnej i przeciwnowotworowej Pol. Merk. Lek., XXIV, 139, 5
4.http://swissmodel.expasy.org
