A kaszpáz-3 a kaszpáz-8-cal és a kaszpáz-9-cel kölcsönható kaszpáz. A CASP3 gén kódolja. Ortológjai megtalálhatók számos teljesen szekvenált emlősben. Egyedi ortológok találhatók a madarakban, a gyíkokban, a Lissamphibiában és a valódi csontoshalakban
A kaszpázok szekvenciális aktivációja fontos az apoptózis aktiváló fázisában. A kaszpázok inaktív proenzimként jelennek meg, melyek állandósult aszparaginsavnál történő proteolízise egy nagy és egy kis alegységet hoz létre, melyek az aktív enzimmé dimerizálódnak. Ez szétválik és aktiválja a kaszpáz-6-ot és -7-et, a kaszpáz 3-at a kaszpáz-8, -9 és -10 aktiválják. Ez az amiloid-β 4A-prekurzor bontásában a legfontosabb fehérje, mely összefügg az Alzheimer-kórban történő neuronhalállal. Alternatív splicinggal 2 további azonos fehérjét kódoló transzkriptumváltozat jöhet létre. bélyegkép|300px|A TNF-R1 jelzőútja. A pontozott szürke vonalak több lépést jelentenek bélyegkép|300px|A kaszpáz-3 aktivációjához vezető utak.
A kaszpáz-3 sok közös jellemzővel rendelkezik a többi ismert kaszpázzal. Például aktív helyén cisztein (Cys-163) és hisztidin (His-121) vannak, melyek stabilizálják a fehérjebontást az aszparaginsav C-terminális végén adott 4 aminosavas szekvenciában. E specificitás okozza nagy szelektivitásukat – -szer szelektívebb az aszparagin-, mint a glutaminsavra. Fontos jellemzőjük, hogy zimogénekként (prokaszpázok) vannak jelen, mielőtt egy változás aktiválja őket. A prokaszpáz cal change causes their activation. Each procaspase has an N-terminal large subunit of about 20 kDa followed by a smaller subunit of about 10 kDa, called p20 and p10, respectively.
Szubsztrátspecificitás Normál körülmények közt a kaszpázok tetrapeptid-szekvenciákat ismernek fel szubsztrátjaikon, és aszparaginsav után hidrolizálják a peptidkötéseket. A kaszpáz-3 és -7 hasonló szubsztrátspecificitásúak és az Asp-x-x-Asp tetrapeptid-motívumot ismerik fel. A C-terminális Asp szükséges, míg a másik 3 helyen lévő eltérések tolerálhatók. A kaszpáz szubsztrátspecificitását gyakran használják kaszpázalapú inhibitorokban és gyógyszerekben. Szerkezet A kaszpáz-3 (más néven CPP32/Yama/apopain) 32 kDa-os zimogénből jön létre 17 és 12 kDa-os egységekre bontásával. Mikor a prokaszpáz egy adott helyen bomlik, az aktív heterotetramer hidrofób kölcsönhatásokkal létrejöhet, 4 ellentétes irányú β-redőt a p17-től és 2-t a p12-től heterodimerré összeállítva, mely egy másik heterodimerrel reagálva hozza létre a kaszpázokra jellemző α-hélixekkel körülvett 12 szálú β-lap-szerkezetet. A heterodimerek összeállásakor aktív hely jön létre a molekula végein mindkét alegység aminosavjaival, azonban a szükséges Cys-163 és His-121 a p17 egységen vannak.
bélyegkép|A p12 (rózsaszín) és p17 (világoskék) kaszpáz-3-alegységek. A β-redők pirossal, illetve kékkel. Mechanizmus A kaszpáz-3 katalitikus helye a Cys-163 SH-csoportját és a His-121 imidazolgyűrűjét érinti. A His-121 stabilizálja az aszpartát karbonilcsoportját, a Cys-163 lebontja a peptidkötést. A Cys-163 és a Gly-238 stabilizálják továbbá a szubsztrát-enzim komplex tetraéderes átmeneti állapotát hidrogénkötéssel. In vitro a kaszpáz-3 a DEVDG (Asp-Glu-Val-Asp-Gly) szekvenciát preferálja, ahol a 2. aszparaginsav C-terminális oldalán (D és G közt) történik a proteolízis. A kaszpáz-3 széles, a legtöbb aktiváló kaszpáznál bázikusabb pH-tartományon aktív. Ez alapján a kaszpáz-3 normál és apoptotikus sejt esetén is aktív.
bélyegkép|A Cys-285 (sárga) és a His-237 (zöld, sötétkék) az aktív helyen, a p12 alegység rózsaszínnel, a p17 világoskékkel;
Aktiváció A kaszpáz-3-at az apoptotikus sejtben külső (halálligandum) és belső (mitokondriális) utak is aktiválják. A zimogén funkció szükséges – a szabályzatlan kaszpázaktivitás minden sejtet megölne. A kaszpáz-3-zimogénnek gyakorlatilag nincs aktivitása, mielőtt az iniciátorkaszpáz lebontja apoptotikus jelzés után. Ilyen jel például a granzim B bekerülése, mely aktiválja az iniciátorkaszpázokat a T-sejtek által apoptózisra jelölt sejtekben. Ez aktiválja a kaszpázkaszkádot, mely az apoptotikus útra jellemző, ahol a kaszpáz-3 fontos. A belső aktivációban a mitokondriumok citokróm c-je a kaszpáz-9-cel, az apoptózisaktiváló faktor 1-gyel (Apaf-1) és az adenozin-trifoszfáttal (ATP) együttműködve bontja a prokaszpáz-3-at. Ezek in vitro elegendők a kaszpáz-3 aktiválsára, de in vivo más szabályzó fehérjék kellenek. A Garcinia mangostana-kivonat inhibeálja a kaszpáz-3-aktivációt β-amiloiddal kezelt humán neuronokban.
Inhibíció Kaszpázgátló például az IAP (inhibitor of apoptosis) fehérjecsalád, melynek tagjai a c-IAP1, a c-IAP2, a XIAP és az ML-IAP. A XIAP a kaszpáz-3 aktivációjához szükséges kaszpáz-9-hez kötve azt inhibeálja. A kaszpázkaszkád során azonban a kaszpáz-3 inhibeálja a XIAP-ot a kaszpáz-9 bontásával, megakadályozva a XIAP-ot a kaszpáz-9-inhibícióban.
Kölcsönhatások A kaszpáz-9 az alábbi fehérjékkel kölcsönhat: CASP8 NMT2 CFLAR DCC GroEL HCLS1 szurvivin TRAF3 XIAP NFE2L2
Biológiai funkció A kaszpáz-3 szükséges a normál agyfejlődéshez és az apoptózisban játszott szerephez, ahol a kromatinkondenzációért és a DNS-törésért felel. A kaszpáz-3 egy részének, a p17-nek megnőtt vérszintje korábbi myocardialis infarktus jele. Ezenkívül a kaszpáz-3 fontos lehet az embrionális és a vérképző őssejtek differenciációjában. Jegyzetek
Fordítás
További információk
MEROPS internetes adatbázis peptidázokról és gátlóikról: C14.003 Apoptosis & Caspase 3 – The Proteolysis Map-animáció