caspase
Caspase 1 活性检测试剂盒(比色法)

Caspase 1活性检测试剂盒(比色法)简介:Caspase(Cysteine-requiring Aspartate Protease)家族在介导细胞凋亡过程的起着极其重要的作用,其成员包括Caspase1~11等,均属于蛋白酶家族。
Caspase 1又称Interkeukin 1 conberting enzyme (ICE)或caspase-1,是唯一可以剪切IL-1前体蛋白或IL-18前体产生相应成熟细胞因子的Caspase 家族成员。
Caspase 1可以把45kD 的Caspase 1前体蛋白剪切成20kD 和10kD 的片断,该片断可以形成异源二聚体,进一步由两个异源二聚体形成具有蛋白酶活性的四聚体。
Caspase 1通过剪切Bcl-XL 来调节细胞凋亡,并通过对一些细胞因子前体的剪切来调控相关免疫反应。
Leagene Caspase 1活性检测试剂盒(比色法) (Caspase 1 Colorimetric Assay Kit) 的检测原理是利用Caspase 1催化底物acetyl-Tyr-Val-Ala-Asp p -nitroanilide (Ac-YVAD-p NA)产生黄色的游离硝基苯胺p NA(p -nitroaniline),通过测定分光光度比色法测定p NA 在吸光值,从而间接获得caspase 1的活性。
组成:自备材料:1、 水浴锅或恒温箱2、 96孔板3、 酶标仪或分光光度计操作步骤(仅供参考):1、 制备标准曲线:① 按照Caspase Lysis buffer :Assay buffery 一定的比例配制适量的标准品稀释液。
② 用标准品稀释液稀释p NA(10mM),使p NA 分别达到200μM 、100μM 、50μM 、25μM 、12.5μM 、6.25μM ,另外设置一管不加p NA 仅含标准品稀释液作为零管,编号 名称CT0101 50T CT0101 100T Storage试剂(A): Caspase Lysis buffer 10ml 20ml 4℃ 试剂(B): Assay buffer10ml20ml4℃试剂(C): Ac-YVAD-p NA(2mM) 0.25ml ×2 0.25ml ×4 -20℃ 避光 试剂(D): p NA(10mM) 0.25ml ×2 0.25ml ×4 -20℃ 避光使用说明书1份把以上系列浓度物质作为标准品。
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。
Caspase的活化及其在细胞凋亡中的作用

当细胞受到某些刺激时,线粒体释放出促凋亡因子,如 Bcl-2家族的成员,这些因子会激活Caspase-9,进而激活 下游的Caspase,引发细胞凋亡。
内质网途径
当内质网应激时,会释放出Ca2+和活性氧,这些物质会 激活Caspase-12,进而引发细胞凋亡。
04 Caspase活化的研究方法
Caspase的活化及其在细胞凋亡 中的作用
目 录
• 引言 • Caspase的概述 • Caspase在细胞凋亡中的作用 • Caspase活化的研究方法 • Caspase活化与疾病的关系 • 展望与未来研究方向
01 引言
研究背景
细胞凋亡是生物体内一种重要的生理过程,它涉及到一系列复杂的分子事件和信 号转导途径。Caspase是一类在细胞凋亡过程中起关键作用的蛋白酶,其活化是 细胞凋亡的标志之一。
细胞凋亡的概述
01
细胞凋亡是细胞自我消亡的过程,是机体正常发育和维持内环 境稳定的重要机制。
02
细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡,涉及一系列复杂的生化
反应。
细胞凋亡过程中,细胞膜保持完整,不会引起周围组织的炎症
03
反应。
Caspase在细胞凋亡中的角色
01
Caspase是一类蛋白酶,在细胞凋亡过程中起关键作 用。
当死亡受体(如Fas或TNFR)与其配体结合后,会募集并活化Caspase-8,引发细胞凋亡。
线粒体途径
当细胞受到某些刺激时,线粒体释放凋亡因子(如Cytochrome c),与Caspase-9前体结合 形成复合物,激活Caspase-9,进而活化效应Caspase引发细胞凋亡。
03 Caspase在细胞凋亡中的 作用
Caspase家族与细胞凋亡的关系

Caspase家族与细胞凋亡的关系一、本文概述细胞凋亡,也被称为程序性细胞死亡,是一种由基因控制的细胞自主有序的死亡方式。
它在生物体的发育、生长、平衡和稳态维持等过程中起着至关重要的作用。
在细胞凋亡的过程中,Caspase家族蛋白酶起着关键的角色。
本文旨在深入探讨Caspase家族与细胞凋亡之间的关系,包括Caspase家族的基本特性、它们在细胞凋亡中的功能机制,以及相关的调控网络和潜在应用。
我们将对Caspase家族进行简要的介绍,包括其成员的分类、结构特点以及活性调控等。
然后,我们将详细阐述Caspase家族在细胞凋亡过程中的关键作用,包括凋亡信号的接收、传递、放大和执行等阶段。
我们还将探讨Caspase家族与其他凋亡相关蛋白的相互作用,以及它们在细胞凋亡调控网络中的地位。
我们将展望Caspase家族在未来生物医学研究中的应用前景,特别是在癌症治疗、神经退行性疾病防治等领域中的潜在作用。
通过本文的阐述,我们期望能够更深入地理解Caspase家族与细胞凋亡的关系,为未来的生物医学研究提供有益的参考和启示。
二、Caspase家族概述细胞凋亡,也称为程序性细胞死亡,是生物体内一种至关重要的生理过程,负责维持机体的稳态,去除受损或不需要的细胞。
在这一过程中,Caspase家族扮演着核心的角色。
Caspase,全称为半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Cysteine-dependent Aspartate-directed Proteases),是一组存在于细胞质中的半胱氨酸蛋白酶,具有特定的天冬氨酸切割位点。
Caspase家族成员众多,按其功能和在凋亡过程中的作用,可以分为启动型Caspase(也称为上游Caspase,如Caspase-2, -8, -9, -10)和执行型Caspase(也称为下游Caspase,如Caspase-3, -6, -7)。
启动型Caspase在凋亡信号刺激下首先被激活,然后它们会激活执行型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。
细胞死亡机制中caspase的作用研究

细胞死亡机制中caspase的作用研究细胞死亡是生命中不可避免的一环,细胞死亡机制的研究一直是人类生命科学领域重要的课题之一。
在细胞死亡机制中,caspase起到了至关重要的作用。
Caspase是细胞内的一类酶,是重要的细胞凋亡信号传递酶,也是细胞死亡过程中最具活性的蛋白酶。
Caspase在细胞凋亡和其他细胞死亡方式中发挥着重要作用,例如,坏死、剥落及程序性坏死等。
在大多数细胞死亡过程中,细胞内外环境的变化能引起caspase 的激活。
激活后,caspase能够与细胞自身蛋白酶底物结合并切割其蛋白质结构。
这些底物包括细胞骨架蛋白、DNA修复蛋白、转录因子、RNA聚合酶等,其切割会触发一系列生物学反应,并引起细胞死亡。
caspase是一类特定的蛋白酶,它是由某些发生细胞凋亡反应的信号分子调节激活的。
所以也叫做凋亡蛋白酶。
caspase是一个切割酶,它切断细胞内许多蛋白质。
caspase在AOI和细胞凋亡中对细胞的分解、消失起着重要的作用。
caspase的功能涉及到细胞凋亡、炎症反应、免疫应答等诸多生物学过程。
在正常的生理过程中,caspase是保持细胞稳态的重要因子,在异常情况下,如病原微生物的感染、肿瘤细胞的增殖等,caspase发挥着重要的防御作用。
研究表明,caspase的存在对于一些生物过程是必须的。
例如,在胚胎发育过程中,caspase能够帮助细胞完成正常的凋亡过程、促进组织的正确建立以及保证细胞数量的恰当分布。
再如,在神经系统中,caspase的作用能够帮助神经元在机体受损后产生凋亡、分泌出神经营养因子以及调节神经元突触可塑性,从而帮助机体适应外界环境变化。
总之,在生物体内,caspase不仅仅是细胞死亡的执行者,同时也是组织细胞生存与成长的关键过程。
总之,在细胞死亡机制中,caspase起着极其关键的作用,它作为细胞凋亡的关键调节元素和最具活性的蛋白酶,能够帮助维持细胞稳态、促进组织正常建立以及适应外界环境变化等人体重要过程。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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。
Ced4的哺乳类同源物则迟迟未能发现,直到1997年,才被证明是Apaf-1(即一种细胞凋亡蛋白酶活化因子apoptosis protease activating factor)。
而Ced 9的哺乳类对应物则较早地被证明是BCL-2,这一问题将在以后的部分述及。
现已确定至少存在11种caspase:这些caspases中,caspase 1和caspase 11,以及可能还有caspase 4被认为不直接参与凋亡信号的转导,它们主要参与白介素前体的活化;而caspase 2,caspase 8,caspase 9和caspase 10参与细胞凋亡的起始;参与细胞凋亡执行的则是caspase 3,caspase 6和caspase 7,其中caspase3和7具有相近的底物和抑制剂特异性,它们降解PARP,DFF-45(DNA fragmentation factor-45),导致DNA修复的抑制并启动DNA的降解。
而caspase-6的底物是lamin A和keratin 18,它们的降解导致核纤层和细胞骨架的崩解。
细胞中合成的caspase以无活性的酶原状态存在,以后经活化方能执行其功能。
一般的蛋白酶活化时,只是将N-末端的肽段切除,而caspase的活化则需在两个亚基的连接区的天冬氨酸位点进行切割,结果产生了由两个亚基组成的异二聚体,此即具有活性的酶。
通常N-末端的肽在活化时也被除去,但对于caspase 7是否去除N-末端肽对活性无影响。
目前认为细胞凋亡的起始者(caspase 2,8,9和10)和执行者(caspase 3,6和7)之间存在着上下游关系,即起始者活化执行者。
ie凋亡起始者(caspase 2,8和10)的活化属于同性活化(Homo activation)。
caspase 8和10含有串联重复的“死亡效应子”结构域(death effector domain,DED),而caspase 2和9则含有不同但类似的caspase募集结构域(caspase recruitment domain CARD),这两种结构域是募召caspase 2,8和10所必需的。
一caspase家族蛋白酶的组成未活化的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。
表5. caspase家族蛋白酶的识别序列及作用底物已命名的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。
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)(二)caspase-3(三)caspase-8(四)其它caspase蛋白酶(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YVAD,醛化的YVAD(Ac-YVAD-CHO)是ICE的特异可逆抑制剂,醯酮化YVAD(Ac-YVAD-CMK)是特异性不可逆抑制剂。
YVAD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LVAD四肽结构,与ICE的特异性抑制剂YVAD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-YVAD-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。