caspase家族
caspase-3
(一)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。
细胞凋亡相关蛋白研究进展(1)
细胞凋亡相关蛋白研究进展(1)细胞凋亡相关蛋白研究进展细胞凋亡（apoptosis）是指细胞在遭受损伤或发生异常时主动死亡的一种程序性死亡方式。
细胞凋亡不仅有重要的生物学意义，同时也与多种疾病的发生和发展密切相关。
在细胞凋亡的过程中，许多蛋白因子发挥着关键作用，本文将着重介绍细胞凋亡相关蛋白的研究进展。
1. Bcl-2家族蛋白Bcl-2家族蛋白是最早被发现的与细胞凋亡相关的蛋白家族，其中既有促进细胞存活的蛋白（如Bcl-2、Bcl-xL等），也有促进细胞凋亡的蛋白（如Bax、Bak等）。
目前，许多研究表明Bcl-2家族蛋白对人体各种疾病的发生和发展都具有重要影响，并且在癌症治疗方面有着很好的应用前景。
2. caspase家族蛋白caspase家族蛋白是细胞凋亡过程中最重要的蛋白分子。
这一家族的蛋白能够在细胞凋亡的关键时间点上，参与并引导细胞自我消除的过程。
针对caspase家族蛋白的研究，已经为众多疾病的治疗提供了新的方向与策略。
3. p53蛋白p53蛋白是一种重要的转录因子，在细胞凋亡的过程中广泛发挥着抑制肿瘤、促进细胞凋亡等多种作用。
许多研究表明，针对p53蛋白的疾病治疗策略具有广泛应用前景，而且近年来关于p53蛋白的研究也逐渐深入。
4. 凋亡诱导因子（AIF）AIF是一种蛋白质，主要功能是进一步促进细胞凋亡，并能够在细胞发生凋亡时候，通过与线粒体之间的分离作用，从而释放出线粒体内的氧化氢酶等分子物质。
当前许多研究表明，针对AIF的药物开发治疗策略，将对研究许多疾病和疾病治疗的提供有力的支持。
综上所述，细胞凋亡相关蛋白的研究有着重要的科学意义和实用价值。
在未来的研究中，发掘新的有效的抑制机制，并利用已有的针对蛋白的治疗策略得到进一步优化和应用，将极大地推动相关领域的研究进展和新药研发。
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。
凋亡相关基因及其调控机制
凋亡相关基因及其调控机制细胞凋亡是维持机体正常运转的重要过程之一，也是防止肿瘤等疾病发生的重要保障。
而凋亡过程中，许多基因发挥着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的凋亡相关基因及其调控机制。
一、p53基因p53是一种重要的肿瘤抑制蛋白，它参与调控基因转录、DNA修复、细胞周期等多个生物学过程，同时也是细胞凋亡调控的重要分子。
当细胞遭遇DNA损伤或其他异常情况时，p53能够通过DNA结合结构域识别相关序列，激活其下游基因的表达，从而引起细胞凋亡。
除了直接通过DNA结合作用识别和调控基因表达之外，p53基因还可以通过多种途径调控凋亡过程。
例如，p53直接调节细胞凋亡信号通路的其他关键分子的表达，如Bax、Puma等，从而诱导细胞凋亡。
此外，p53基因还能够通过影响凋亡相关蛋白的修饰、稳定性等方式影响凋亡过程。
例如，研究发现，p53能够调控Bcl-2蛋白的磷酸化和稳定性，从而抑制其抗凋亡作用。
二、Bcl-2基因家族Bcl-2基因家族是一组广泛存在于哺乳动物细胞中的重要凋亡调控基因，包括Bcl-2、Bax、Bcl-xl等多个成员。
Bcl-2蛋白是一种抗凋亡蛋白，其表达能够阻止其它促凋亡分子（如Bax、Bid等）的发挥作用，防止细胞凋亡。
与Bcl-2相反，Bax蛋白则是一种促凋亡蛋白，其表达能够促进细胞内线粒体透性转化和细胞凋亡。
Bcl-xl蛋白则类似于Bcl-2，在许多情况下有着与Bcl-2相似的抗凋亡作用。
Bcl-2家族成员的调控机制也非常复杂，其中包括基因表达、蛋白修饰、蛋白稳定性等多种方式。
例如，细胞内的一些激素和生长因子可以通过信号通路的途径调控Bcl-2家族成员的表达，从而影响细胞的凋亡敏感性。
三、Caspase家族Caspase家族是细胞凋亡信号通路中长链蛋白酶的一类，其中包括活化氨基酸底物特异性半胱氨酸蛋白酶（caspase-8、caspase-9）和执行氨基酸底物特异性半胱氨酸蛋白酶（caspase-3、caspase-7）等。
caspase家族与细胞凋亡
National Medical Frontiers of China, Mar.2011, Vol.6 No.6中国医疗前沿 2011年3月 第6卷 第6期25综述与进展迄今为止，细胞的凋亡过程确切机制尚不完全清楚，但凋亡过程的紊乱可能与许多疾病的发生有直接或间接的关系。
细胞凋亡涉及一系列蛋白，如Caspase 家族蛋白、Bcl-2家族蛋白和p53蛋白、survivin。
其中Caspase 半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase)家族，也称为ICE/CED-3家族，是美丽线虫(Caenorhabditis elegans)死亡基因CED-3的同源物。
这类蛋白酶与细胞凋亡形态学特征变化(如细胞膜空泡形成、核膜破裂、染色质聚集和边聚及DNA 断裂等)以及一些生化改变关系密切。
1 Caspase 的生化特性从1992年人类第一次纯化Caspase-1克隆并测序其cDNA 至今,Caspase 家族中共有14个成员被克隆出，它们在氨基酸序列、结构及酶的特性上均相似，正常时均以无活性的酶原形式存在。
酶原分子由一个N 端前域及一大一小两个亚基组成。
酶原分子激活后,大小亚基解离并重新组装为四聚体形式的活性酶两个小亚基单位在中间，两个大亚基单位在外周。
每个异二聚体包含一个催化位点。
大小亚基的同源性较高，而N 端前域的同源性较低，因此N 端前域成为区别Caspase 家族各成员的重要指标。
Caspase 分为三大类：凋亡启动因子(apoptotic initiators)、凋亡执行因子(apoptotic executioners)和炎症介导因子(inflammatory mediators)，构成了级联放大效应。
凋亡启动因子在级联反应的上游，包括Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9、Caspase-10等,能在其它蛋白辅助下发生自我活化并识别和激活下游的Caspase。
caspase蛋白1
Caspase-9酶原
凋亡复合体
执行Caspase与底物作用方式
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。
内源途径
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Caspase2、3、6、7、8、9，启动Caspase的级联反应， 引起细胞凋亡。
别名
ICE ICH-1 CPP32, Yama, apopain TX, ICH-2, ICErel-II ICErel-III, TY Mch2 Mch3, ICE-LAP3, CMH-1 MACH, FLICE, Mch5 ICE-LAP6, Mch6 Mch4 ICH3, FLICE2
识别 序列 YVAD
外源途径
Fas Fas
Fas
DD DD
DD
+
DD
DED
FADD
DED
+
Caspase-8酶原
Caspase和BCL-2两大家族介绍汇总最新+最全,总有一天会用到
Caspase和BCL-2两大家族介绍汇总|最新+最全，总有一天会用到原创2018-06-21 订阅号APExBIO看到“caspase”和“BCL-2”这两个词是不是觉得很眼熟？这两个家族的研究历史悠久，有的人即使不研究这个也或多或少听说过它们；有的人虽然不了解，但是知道它们跟凋亡相关。
这两大家族的成员有很多，搞不清楚的可以了解一下。
（一）Caspases家族Caspase，这是个缩写，英文全称是cysteine-dependent aspartate-specifc proteases，中文名称称为胱天蛋白酶或半胱天冬酶。
Caspases家族成员是一组存在于胞质溶胶中的半胱氨酸蛋白酶。
利用半胱氨酸（Cys）侧链切割含有天冬氨酸（Asp）的多肽底物，caspases可以选择性地对多种信号转导途径中的蛋白质进行高效切割。
Caspases调节多种生物过程，如程序性细胞死亡，炎症，细胞分化、增殖和运动。
启动者和效应者的激活Caspases的功能基于结构和功能，哺乳动物caspases可以分为三大类：（1）促凋亡caspases。
包括caspase-2，8，9，10，3，6，7。
它们以级联的方式切割一系列胞内蛋白，最终导致细胞凋亡。
它们被分为两派，启动者（initiators）和效应者（effectors）。
启动者参与细胞内在（caspase-9）或细胞外在（caspase -8和-10）凋亡途径。
效应者切割数百种细胞蛋白质。
然而，一些促凋亡caspases在诸如淋巴细胞增殖、细胞运动和组织入侵的过程中也具有非凋亡作用。
（2）促炎性caspases。
包括caspase-1，4，5，11，12，13。
在先天性免疫应答激活期间，促炎性caspases介导特异性细胞因子（cytokines）的成熟，但也可能参与一种称为pyroptosis（焦亡）的细胞死亡形式。
（3）角化细胞分化。
Caspase-14参与角化细胞的分化，但不会在炎症或细胞凋亡中发挥重要作用。
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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。
发现经过
Caspase的发现源于秀丽隐杆线虫（C.elegans）细胞凋亡的研究。
线粒体与细胞凋亡
• • • • • • 线粒体参与细胞凋亡或坏死的途径 释放caspase活化因子 细胞色素C：细胞色素C+Apaf-1+ caspase9—凋亡体 AIF（凋亡诱导因子） Caspase3 Apaf-1：凋亡蛋白酶活化因子