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Caspase半胱氨酸蛋白酶家族蛋白介绍

Caspase半胱氨酸蛋白酶家族蛋白介绍
◆Caspase-3广泛分布于各种不同类型的细胞,是Caspase家族中最主要的凋亡执行者之一,激活的Caspase-3能使许多与细胞周期及DNA修复等相关蛋白或激酶失活,从而使细胞凋亡。分子量为:32KDa.
抗体动物种属来源缩写:R-兔、M-小鼠、r-大鼠、Sh-山羊、H-人
Caspase-6(CT)半胱氨酸蛋白酶蛋白-6(C端)
抗体动物种属来源缩写:R-兔、M-小鼠、r-大鼠、Sh-山羊、H-人
Caspase-13半胱氨酸蛋白酶蛋白-13
S-0053R
◆兔抗人、大鼠、小鼠Caspase-13多克隆抗体
◆200ul/1000.00 1ml/2900.00 (100ug/200ul 500ug/1ml)亲和纯化抗体
◆WB=1:300-600 Elisa=1:500-1500 IP=1:50-150 IHC=1:300-600
◆WB=1:500-1000 IF=1:100-200 Elisa =1:5000-10000
抗体动物种属来源缩写:R-兔、M-小鼠、r-大鼠、Sh-山羊、H-人
CD10单抗
S-0551M
◆小鼠抗人CD10单克隆抗体
◆100ul/1200.00 200ml/2000.00 (100ug/200ul 500ug/1ml)亲和纯化抗体
◆Caspase-10含有497aa,分子量为55KDa,与其它成员有30%—50%的同源性,Caspase-10分子结构的显著特点是其N端也有两个FADD氨基端样结构域。Caspase-10分布广泛,基因定位于2p12,即因转染昆虫细胞系Sf9中可以引起细胞凋亡,其活性可以被DEVD-CHO所抑制。
抗体动物种属来源缩写:R-兔、M-小鼠、r-大鼠、Sh-山羊、H-人

Caspase与细胞凋亡

Caspase与细胞凋亡

Caspase与细胞凋亡Caspase与细胞凋亡沈阳市第一人民医院神经内科(110041)李莉摘要:细胞凋亡,又称程序性细胞死亡(Programmed cell death, PCD)是机体生长发育、细胞分化和病理状态中细胞自主性死亡过程。

是细胞内由基因编码调控的按严格程序执行的细胞自杀过程。

细胞凋亡是细胞生长发育过程的重要生命现象,是目前生物医学领域中的一个重要研究课题。

阐明细胞凋亡的分子机制可对一些疾病的防治(如肿瘤,神经退行性疾病等)产生积极影响。

许多实验提示细胞凋亡涉及一个瀑布式(Cascade)基因表达过程。

半胱氨酸蛋白酶(Caspase)在细胞凋亡中发挥始动和效应作用。

本文就其生物学特性及其在凋亡中的作用机制作一综述。

关键词:Caspase;细胞凋亡细胞凋亡的原词Apoptosis由两个拉丁字组成。

Apo指离开,ptosis是落下,意思是细胞凋亡有如秋天落叶,到一定时候即失去生命力,遂即脱落,细胞凋亡,又称程序性细胞死亡(Programmed cell death,PCD)是机体生长发育、细胞分化和病理状态中细胞自主性死亡过程,是细胞内由基因编码调控的,按严格程序执行的细胞自杀过程。

通常需要30到60分钟,细胞凋亡形态学上的变化主要有DNA破碎,染色质凝集,细胞皱缩,线粒体肿胀和凋亡小体形成,而整个过程的结束以凋亡小体被吞噬为标志。

多数类型细胞在凋亡的最后阶段发生细胞核DNA的降解:DNA降解成180-200bp或其倍数的片段,因此在琼脂糖凝胶电泳上可见到有特征性的梯形图谱。

目前对凋亡的研究深入到分子水平,发现多种半胱氨酸蛋白酶(Cysteine aspartase)在细胞凋亡之中发挥着重要作用。

1、什么是Caspase通过对美丽线虫(nematode caenorhabditis elegans)的细胞死亡机制的研究发现,至少有3个基因直接参与了细胞凋亡的调节。

ced-3、ced-4直接介导细胞死亡,为促凋亡基因,其编码的蛋白分别为CED-3、CED-4、ced-3在细胞中起关键作用,称为线虫自杀基因,CED-3则称为死亡蛋白酶;ced-9则拮抗其作用,为抗凋亡基因,其编码的蛋白质为CED-9。

caspase

caspase

Caspase家族Caspases是近年来发现的一组存在于胞质溶胶中的结构上相关的半胱氨酸蛋白酶,它们的一个重要共同点是特异地断开天冬氨酸残基后的肽键。

Caspase一词是从Cysteine aspartic acid specific protease 的字头缩写衍生而来,就反映了这个特征,而这种高度的特异性,在蛋白酶中是很少见的。

由于这种特异性,使caspase能够高度选择性地切割某些蛋白质,这种切割只发生在少数(通常只有1个)位点上,主要是在结构域间的位点上,切割的结果或是活化某种蛋白,或使某种蛋白失活,但从不完全降解一种蛋白质。

Caspase的研究源于线虫(C. elegans)细胞程序化死亡的研究。

线虫在发育过程中,有131个细胞将进入程序化死亡;研究发现有11个基因与PCD有关,其中ced3和ced4基因是决定细胞凋亡所必需的,ced9基因抑制PCD。

线虫细胞程序化死亡的研究促进了其他动物特别是哺乳类动物中细胞凋亡的研究。

人们发现哺乳类细胞中存在着Ced3的同源物ICE (interleukin-1b converting enzyme),它催化白介素-1b的活化,即从其前体上将IL-1b切割下来。

在大鼠成纤维细胞中过量表达ICE和Ced3都会引起细胞凋亡,表明了ICE和Ced3在结构和功能上的相似性;然而敲除ICE基因的小鼠其表现型正常,并未发现细胞凋亡发生明显改变。

进一步的研究发现,另一个ICE成员,后来被称为apopain,CPP32或Yama的半胱氨酸蛋白酶,催化poly(ADP-ribose)Polymerase(PARP),即聚(ADP-核糖)聚合酶的裂解,结果导致细胞的凋亡,因而认为apopain执行着与线虫中的ced3相同的功能。

Apopain被称为是“死亡酶”,而PARP被认为是“死亡底物”。

Apopain/CPP32/Yama是在1995年由两个实验室分别同时报导,时间上只有两周之差。

caspase家族

caspase家族

细胞色素c
Caspase-8酶原 活化的 Caspase-8 CARD Caspase-9酶原 活化的 Caspase-3 活化的 Caspase-9 Apaf-1
Caspase-3酶原
凋亡复合体
切割底物,产生效应
细胞凋亡的膜受体通路
FASL+FAS +FADD
凋亡诱导复合物(DISC) 胞质中游离的caspase8聚集到这个复合物上 细胞有足够caspase8 死亡受体活化, 细胞凋亡 细胞caspase8浓度不够 切割Bid tBid从胞质到线粒体 CtyC 释放
未活化的caspase 酶原Y
原结构域
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
外源途径 内源途径 其他刺 激因素
Fas DD FADD
Fas DD + DD DED
Fas
Fas DD DED DISC切的Bid
2002年诺贝尔医学及生理学奖
凋亡起始者 Caspase 9、8、2、10、11
同性活化——切割自身前体
凋亡执行者 Caspase 3、6、7
异性活化——切割结构蛋白、功能蛋白
Caspase级联效应
NH2 活化的 caspase X
大亚基
切割位点
小亚基 切割活化 COOH 活化的 caspase Y
Caspase 家族
及其在细胞凋亡中的作用
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。

csapase分子量

csapase分子量

csapase分子量摘要:一、CASPASE酶简介二、CASPASE酶的分子量三、CASPASE酶在生物学中的应用四、CASPASE酶的研究意义五、总结正文:【一、CASPASE酶简介】CASPASE(Cysteine Aspartate-Specific Protease)是一种半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶,广泛存在于生物体内。

它是一类重要的凋亡调控因子,能够诱导细胞凋亡,参与多种生物过程。

【二、CASPASE酶的分子量】CASPASE酶的分子量因物种和亚型而异。

在人源CASPASE酶中,CASPASE-1、CASPASE-2、CASPASE-4、CASPASE-5的分子量约为35-40kDa,而CASPASE-3、CASPASE-6、CASPASE-7、CASPASE-8、CASPASE-9的分子量约为40-50kDa。

在鼠源CASPASE酶中,分子量也存在类似差异。

【三、CASPASE酶在生物学中的应用】CASPASE酶在生物学中的应用广泛,主要包括:1.细胞凋亡调控:CASPASE酶是细胞凋亡信号通路中的关键执行者,通过激活下游底物蛋白,引发细胞凋亡。

2.免疫调节:CASPASE酶在免疫细胞活化、免疫应答过程中发挥重要作用,如CASPASE-1参与炎症反应。

3.神经系统疾病:CASPASE酶在神经元凋亡过程中发挥作用,与神经系统疾病的发生发展密切相关。

4.肿瘤治疗:CASPASE酶可作为肿瘤治疗的靶点,通过诱导肿瘤细胞凋亡达到治疗目的。

【四、CASPASE酶的研究意义】CASPASE酶的研究意义在于:1.有助于深入了解细胞凋亡及其调控机制,揭示生命现象的本质。

2.为治疗相关疾病提供新思路,如通过调控CASPASE酶活性治疗肿瘤、神经系统疾病等。

3.为生物科学研究提供重要工具,如CASPASE酶抑制剂可用于研究细胞凋亡信号通路。

【五、总结】CASPASE酶是一类重要的半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶,具有调控细胞凋亡、免疫反应等多种生物过程的功能。

caspase

caspase

摘要内皮细胞通过分泌的细胞间通讯的重要介质血管壁细胞阵列和张力的调节中起着重要的作用。

人血管内皮细胞(EC)营养剥夺引起的非常规分泌导致nanovesicles不同于凋亡小体的多泡体标记和承载释放形式(MVB)。

营养的缺乏也是一个有效的诱导的自噬小泡运输途径可以帮助细胞自噬。

营养缺乏引起的一个显着和自噬功能的迅速增加,通过电子显微镜和免疫印迹分析LC3-II / LC3-I比成像。

增加自噬通量在血清饥饿细胞巴弗洛霉素A确认1。

诱导的自噬后的凋亡反应的指标,如通过显微镜和聚(ADP-核糖)评估在细胞膜通透性的指示坏死缺失聚合酶裂解。

与zvad-fmk泛caspase抑制并没有阻止细胞自噬的发展而受到负面影响自噬泡(AV)成熟。

采用免疫印迹法验证多维蛋白质组学的方法,我们确定营养剥夺EC释放AV组件(lc3i,LC3-II,ATG16L1和LAMP2)而zvad-fmk 泛caspase抑制剂阻断AV释放。

同样,在主动脉的小鼠EC营养剥夺的分离研究/半胱天冬酶3-缺失的小鼠没有凋亡自噬LC3和未能迅速释放。

总的来说,本研究结果表明,自噬成分释放的营养剥夺细胞凋亡的人类细胞的细胞膜通透性的缺失。

这些结果也确定caspase-3作为一种新型的AV释放器。

关键词自噬,自噬,caspase的激活,caspase-3,营养剥夺,非常规分泌说明内皮细胞通过分泌的细胞间通讯的重要介质血管壁细胞阵列和张力的调节中起着重要的作用。

响应于各种细胞应力是免疫或非免疫内皮细胞凋亡是血管疾病最关键。

凋亡细胞的凋亡小体膜结合主动释放来自皱缩,细胞膜。

1,2我们最近证明,除了膜起泡,非常规形式的分泌在人类凋亡激活的内皮细胞(EC)导致纳米囊泡的生化和功能不同的凋亡小体的多泡体标记和承载释放(MVB)。

3泛半胱天冬酶失活或小干扰靶向研究显著降低凋亡细胞释放的MVB成分RNA。

然而,MVB成分释放被描述在一个实验中,在人类EC敏锐地剥夺生长因子,一个经典的促凋亡刺激,但也是一种有效的诱导细胞自噬。

Caspase

Caspase

Caspase生化特性caspase家族属于半胱氨酸蛋白酶,一般在细胞内以无活性酶形式存在;当其作用于特异性底物,产生异二聚体,同时发出光子。

Caspase检测凋亡的原理通过检测细胞内caspase酶活性了解细胞的凋亡功能。

试剂渗透进入细胞后,使细胞内caspase 酶释放,作用于其特异性底物,产生发光体或荧光,发光酶(荧光酶)作用于发光体,产生光。

发光度与细胞内caspase酶活性成正比。

Caspase酶活性反映了细胞内凋亡途径激活情况,即细胞的凋亡能力。

如何做对照组?阴性对照:caspase抑制剂和培养基;或者只加完全培养基。

试剂盒没有caspase抑制剂?不必要。

Caspase试剂盒组成:caspase3/7特异性底物;含发光酶,细胞溶解液的缓冲液。

Caspase试剂盒分类:caspase3/7,caspase8,caspase9.(后两个是内源性凋亡途径参与物)试剂盒的选择:一般细胞凋亡检测选用caspase3/7试剂盒,如果用于分析凋亡上游启动子,根据对凋亡途径(内源性/外源性)的兴趣,选择caspase8/caspase9试剂盒即可。

Caspase3/7介绍Caspase3/7是一种发光分析法,可用于检测粘附细胞或悬浮生长细胞内caspase3/7的酶活性。

试剂盒中包含了发光前体caspase3/7的Z-DEVD-aminoluciferin 冻干底物,DEVD为抑制剂,保证了试剂盒的特异性。

底物被切割后产生发光体,发光体作为发光酶的底物与之反应后,发出光。

Caspase3/7试剂已经对caspase酶活力,发光酶活力以及细胞溶解做了优化。

将试剂以混合物形式加入样本,导致细胞溶解,底物的切割和产生流性光信号。

可用于研究细胞凋亡和凋亡抑制。

实验大概需用2小时一轮。

检测波长一般检测发光体没有内置的波长选择功能,都采用全部可见光检测。

原因有二:1.不需用滤光;2.滤光后敏感度降低。

内源性凋亡途径:病毒,紫外线或线粒体胞膜破坏,细胞色素C释放至胞液等因素导致内源性凋亡途径激活,从而产生含有caspase-9前体的凋亡小体复合物,复合物导致caspase-9活化,接着caspase-9使下游介导凋亡的死亡效应caspase酶活化,包括caspase3,caspase6,caspase7。

caspase名词解释

caspase名词解释

caspase名词解释caspase是由宿主细胞系统产生的一类酶,它被广泛用于细胞凋亡的调控。

随着研究的深入,caspase的功能也变得越来越清晰。

首先,caspase是一类重要的半胱氨酸酶,它们主要存在于动物细胞中。

它们可以通过识别和切割细胞膜上的某些蛋白质来活化,从而实现细胞凋亡过程的自动化、控制和引导。

caspase蛋白最初由周恩来等研究人员发现,目前已经被发现的caspase有13种,包括caspase-1、caspase-3、caspase-4、caspase-8、caspase-9等。

此外,caspase在细胞凋亡过程中也起着重要的作用。

当细胞受到刺激,如特异性蛋白、应激、细胞伤害等,细胞内的信号传导会被激活,触发caspase的活化,开启细胞凋亡的程序。

当caspase活化后,他们会通过切割转录因子、细胞膜蛋白和胞质蛋白等大量基因产物,来调节细胞凋亡过程并使其有序进行。

caspase在许多器官系统中扮演着重要的角色,它不仅可以控制细胞正常繁殖,还可以促进细胞存活能力,保护细胞免受某些外界刺激。

在心脏、脑、肝脏等器官系统中,caspase蛋白可以通过调节细胞凋亡来参与调节这些器官的功能。

此外,caspase在免疫反应中也发挥着重要作用。

当宿主细胞被病原体感染时,caspase可以通过识别特定的特异性蛋白,来启动宿主细胞的凋亡,从而清除身体内的寄生虫或抗原,从而起到抗病毒的作用。

总之,caspase是一类重要的半胱氨酸酶,它们在宿主身体内发挥着重要而多样化的功能。

它们不仅可以参与调节细胞维持正常繁殖的过程,提高细胞的存活能力,而且还可以在宿主的免疫反应中发挥作用,在一定程度上保护宿主细胞免受外界的损伤。

因此,研究caspase的生物学功能是生物界当今研究的热点,也是至关重要的科研工作。

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caspase家族蛋白酶的组成已命名的caspase家族成员均已克隆成功,它们不但在氨基酸序列上具有同源性,而且在空间结构上也很相似。

目前已经获得了caspase-1(ICE)和caspase-3(CPP32)的X线结晶图像,结果显示它们具有相似的空间结构,在P20的C端和P10的N端有200多个氨基酸残基的序列尤为保守,在空间结构上组成相似的β折叠中心和相邻的α螺旋,保守的、对蛋白酶活性有特殊意义的氨基酸残基均位于这一段,并形成特定的结构。

不同源的序列主要存在于P20的N端和P20与P10交界处,这两个部位的氨基酸残基在蛋白酶活化过程中一般被全部或部分切除。

所有的成员都保守性地包含有与底物P1Asp作用的氨基酸残基,如在ICE中,它们是催化中心的Cys285,与酶/抑制剂复合物的巯基半缩醛以氢键结合的His237,以及可以稳定反应中间物氧阴离子的Gly238。

另外,Arg179、Arg341、Gln383和Ser347形成容纳P1Asp的“口袋”,Ser339靠近Cys285的巯基,以氢键结合P1位的酰胺。

与P2~P4作用的氨基酸残基则变异比较大,这可能是各个成员识别不同底物的特异性之所在。

在活性Cys周围的氨基酸序列也很保守,一般都有Gln-Ala-Cys-Arg-Gly(QACRG)五肽序列,在caspase-8、caspase-10中为QACQG,在caspase-9中是QACGG,这三个成员都有一个氨基酸残基的变异,但这种变异不影响蛋白酶的剪切活性和特异性。

未活化的caspase家族蛋白酶是以酶原形式存在的,酶原的氨基端有一段被称为“原结构域”(pro-domain)的序列。

酶原活化时不但要将原结构域切除,并且要将剩余部分剪切成一大一小两个亚基,分别称为P20和P10,活性酶就是由这两种亚基以(P20/P10)2的形式组成的。

这种活化反应也是Asp特异的,剪切发生在酶原中保守序列的Asp与其后的氨基酸残基之间,一般是先切下羧基端的小亚基,然后再从大亚基的氨基端切去原结构域。

这种剪切可以是酶原及中间活性酶自我催化,也可以是其它ICE家族蛋白酶的作用,还有其它酶类如颗粒酶B参与。

二caspase家族蛋白酶的结构与功能按照结构同源性的大小,可以将caspase蛋白酶分为三个组,分别以caspase-1、caspase-2和caspase-3为代表。

其中最重要的是caspase-1、caspase-3 和caspase-8。

(一)caspase-1(ICE)1. ICE的结构与生物学作用ICE即IL-1β转化酶(IL-1β converting enzyme),是单核细胞合成的一种蛋白酶,可以将34kD的IL-1β前体(pro-IL-1β )剪切为17kD的成熟IL-1β,这种剪切对于IL-1β活性的发挥是必须的。

不表达ICE的细胞系转化IL-1β基因后可以产生pro-IL-1β,但不能分泌有活性的成熟IL-1β;ICE特异性抑制剂可以阻断金黄色葡萄球菌刺激引起的IL-1β的分泌。

ICE属于半胱氨酸蛋白酶,活性中心有高活性的巯基,对氧化剂很敏感,但对丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶或天冬氨酸蛋白酶的抑制剂不敏感。

(1)ICE活化时的剪切过程:ICE基因定位于11q13-23,编码的ICE前体(pro-ICE)全长404aa,约45kD,蛋白酶活性中心是位于283~287位置的Gln-Ala-Cys-Arg-Gly(QACRG)五肽序列,其中Cys285是发挥酶切活性的关键残基。

在活化过程中pro-ICE在4个位点Asp103~Ser104、Asp119~Asn120、Asp297~Ser298和Asp316~Ala317进行自我催化剪切形成两个片段P20和P10,P20和P10首先形成异源二聚体,然后两个P20/P10异源二聚体再通过P10小亚基多聚化形成同源二聚体,所以ICE的活性形式是(P20/P10)2。

pro-ICE活化过程中的剪切并不是在四个酶切位点同时进行的,最先被剪切的是第三个位点(Asp297~Ser298),形成P35和P12两个片段,P35的酶切活性比pro-ICE要高,它既可以进一步在第三个酶切位点剪切其它pro-ICE,还可以剪切其它三个酶切位点,形成P20和P10两个片段,再由P20和P10形成四聚体。

四聚体形式的ICE酶切活性非常强,实验证明即使在单核细胞大量分泌IL-1β时,细胞浆中活性形式的ICE也仅占很小的比例。

从pro-ICE上剪切下来的原结构域可以抑制ICE的进一步剪切,这可能是一种反馈机制。

(2)ICE识别的剪切位点和特异性抑制剂:ICE识别的剪切位点是一个四肽序列,除了在P1位置的Asp 外,还要求在P4位置的氨基酸残基具有一个较大的疏水性集团,P2和P3位置上的氨基酸的变异则较大,P1’位置上一般是一个较小的疏水性氨基酸。

根据这一研究结果,人们合成了ICE的人工特异性四肽底物YV AD,醛化的YV AD(Ac-YV AD-CHO)是ICE的特异可逆抑制剂,醯酮化YV AD(Ac-YV AD-CMK)是特异性不可逆抑制剂。

YV AD抑制剂可以抑制单核细胞中成熟IL-1β的释放,而对其它细胞因子的释放没有作用,在体的实验也有同样的结果,说明这些特异性抑制可能具有一定的临床实用前景。

牛痘病毒产生的一种38kD的蛋白质CrmA(cytokine response modifier A)与丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)很相似,但它并不抑制丝氨酸蛋白酶的活性,反而抑制ICE的活性。

研究发现这是因为CrmA的氨基酸序列中有LV AD四肽结构,与ICE的特异性抑制剂YV AD很相似,可以作为假底物结合ICE,阻断ICE对pro-IL-1β的剪切,从而降低IL-1β的分泌。

所以CrmA在病毒感染时可以干扰宿主的炎症反应,促进病毒在体内的复制。

(3)ICE的空间构型:利用不可逆的抑制剂Ac-YV AD-CMK,Walker等于1994年获得了活性ICE的X 线结晶图像。

分析发现,ICE是首先由P20/P10构成一个完整的结构域,然后两个相同的结构域再通过P10结合成一个蛋白酶。

在P20/P10异源二聚体中,中心位置是由6个β折叠股组成,其中4个来自于P20呈平行排列,另两个来自P10,其中一个与P20的4个折叠股平行排列,另一个则呈反平行排列。

β折叠股形成的核心周围是由分别来自P20和P10的α螺旋所包围。

两个P20/P10异源二聚体以反平行方式通过P10结合在一起,在外表形成一个可以容纳底物P1Asp侧链羧基基团的“口袋”。

这个“口袋”由P20的Arg179、Gln283和P10的Arg341、Ser347组成,Gly238和His237也参与这种构型的维持,活性中心的Cys285通过氢键与底物结合。

对ICE/CED-3家族其它成员的研究发现,在ICE中形成活性中心的氨基酸序列和形成容纳底物的“口袋”的四个氨基酸都很保守,提示它们可能具有相似的空间结构。

2. ICE在细胞凋亡中的作用Yuan等于1993年将CED-3基因克隆出来,发现它所编码的蛋白质的与人ICE很相似,在一级结构上有28%的同源性。

CED-3包含503个氨基酸残基,有100aa富含丝氨酸,与ICE的同源性主要表现在非富含丝氨酸的区域,尤其是羧基端的115aa,与ICE同源性高达43%,其中也包含活性中心QACRG(361~365)。

CED-3可能象ICE一样,也是一种半胱氨酸蛋白酶,通过剪切底物蛋白来参与细胞凋亡。

ICE是人体中CED-3的同源物,可以发挥与CED-3相似的作用,参与人体细胞的凋亡过程。

用A TP或过量内素毒素刺激单核细胞,可以通过活化ICE增加IL-1β的分泌,这些刺激同时也可以促进细胞凋亡。

将ICE cDNA转染入大鼠成纤维细胞系中过量表达ICE可以引起细胞凋亡,这种凋亡可以被牛痘病毒蛋白CrmA或细胞凋亡拮抗蛋白BCL-2所抑制;如果在转染前将ICE基因中编码酶切活性中心的氨基酸残基(Cys285、Gly287)突变,则不能诱导细胞发生凋亡;将CrmA导入鸡背根神经节细胞可以阻断撤除神经生长因子而引起的神经元细胞的凋亡过程。

但是有些研究与上述结果不相吻合:稳定高表达IL-1β的细胞系并不自动发生凋亡;ICE基因剔除的小鼠虽然不能分泌成熟IL-β,但其发育并不受影响,也不发生自身免疫性疾病,这些小鼠的胸腺细胞和巨噬细胞在受到特定信号刺激后仍能发生凋亡;在具有ICE活性的细胞中用YV AD抑制ICE活性后,细胞凋亡过程也不受影响;凋亡的鸡细胞DU249的细胞提取液不具有剪切pro-IL-1β的能力,但凋亡的DU249细胞提取液的另一种成分prICE(proteolytic resembling ICE)则可以将不能作为ICE底物的PARP剪切成典型的凋亡片段。

这些结果说明ICE本身可能不是人体细胞凋亡的真正效应剂,至少不是最主要的因素,在人体中可能有其它更重要的ICE样的蛋白酶参与细胞凋亡过程。

(二)caspase-31994年Fernandez-Alnemri等在BenBank表达序列标记(expression sequence tag, EST)数据库中找到一段ICE/CED-3活性中心同源的序列,用它合成探针后,筛选人Jurkat T淋巴细胞cDNA文库,从中克隆到一种新基因,因其编码分子量为32kD的半胱氨酸蛋白酶而称之为CPP32(cysteine protease protein, 32kD)。

随后,其它学者独立地将这一蛋白基因克隆出来,并分别命名为prICE、apopain(凋亡素)和Yama(印度传说中的死亡之神)。

1996年这种蛋白酶被命名为caspase-3。

现在一般认为caspase-3是细胞凋亡过程中最主要的终末剪切酶,也是CTL细胞杀伤机制的重要组成部分。

1. caspase-3的结构pro-caspase-3含有277个氨基酸残基,分子量约32kD,与ICE有30%同源性,与CED-3有35%同源,是caspase家族中与CED-3同源性最高的,不论从结构同源性还是从底物特异性来看都与CED-3很相似,所以有人认为它是CED-3在哺乳动物中的同源蛋白。

caspase-3的原结构域明显短于ICE只有28个氨基酸残基,但蛋白酶活性中心和与结合底物有关的保守的氨基酸均与ICE一致。

pro-caspase-3在活化过程中从Asp28~Ser29和Asp175~Ser176两处被剪切,形成P17(29~175)和P10(182~277)两个片段,相当于ICE的P20和P10,两种亚基再组成活性形式的caspase-3。

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