Caspase 3 - Caspase 3
A caspase-3 é uma proteína caspase que interage com a caspase-8 e a caspase-9 . É codificado pelo gene CASP3 . CASP3 orthologs foram identificados em vários mamíferos para o qual estão disponíveis dados do genoma completo. Ortólogos exclusivos também estão presentes em pássaros , lagartos , lissanfíbios e teleósteos .
O CASP3 proteína é um membro da c ysteine- asp artic ácido prote ase ( caspases ) família. A ativação sequencial de caspases desempenha um papel central na fase de execução da apoptose celular . As caspases existem como pró - enzimas inativas que sofrem processamento proteolítico em resíduos aspárticos conservados para produzir duas subunidades, grandes e pequenas, que se dimerizam para formar a enzima ativa . Esta proteína cliva e ativa as caspases 6 e 7 ; e a própria proteína é processada e ativada pelas caspases 8, 9 e 10 . É a caspase predominante envolvida na clivagem da proteína precursora da beta-amilóide 4A , que está associada à morte neuronal na doença de Alzheimer . O splicing alternativo desse gene resulta em duas variantes de transcrição que codificam a mesma proteína.
Via de sinalização do TNF- R1. As linhas cinza tracejadas representam várias etapas
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A caspase-3 compartilha muitas das características típicas comuns a todas as caspases conhecidas atualmente. Por exemplo, seu sítio ativo contém um resíduo de cisteína (Cys-163) e um resíduo de histidina (His-121) que estabilizam a clivagem da ligação peptídica de uma sequência de proteína para o lado carboxi-terminal de um ácido aspártico quando faz parte de um determinado Sequência de 4 aminoácidos. Essa especificidade permite que as caspases sejam incrivelmente seletivas, com preferência de 20.000 vezes pelo ácido aspártico ao invés do ácido glutâmico . Uma característica chave das caspases na célula é que elas estão presentes como zimogênios , denominados procaspases, que são inativos até que uma mudança bioquímica cause sua ativação. Cada procaspase tem uma grande subunidade N-terminal de cerca de 20 kDa seguida por uma subunidade menor de cerca de 10 kDa, chamada p20 e p10, respectivamente.
Especificidade do substrato
Em circunstâncias normais, as caspases reconhecem sequências de tetrapeptídeos em seus substratos e hidrolisam ligações peptídicas após resíduos de ácido aspártico . A caspase 3 e a caspase 7 compartilham especificidade de substrato semelhante, reconhecendo o motivo tetra-peptídeo Asp-xx-Asp. O Asp C-terminal é absolutamente necessário, enquanto variações em outras três posições podem ser toleradas. A especificidade do substrato da caspase tem sido amplamente utilizada em inibidores baseados em caspases e no design de drogas.
Estrutura
A caspase-3, em particular, (também conhecida como CPP32 / Yama / apopaina) é formada a partir de um zimogênio de 32 kDa que é clivado em subunidades de 17 kDa e 12 kDa. Quando a procaspase é clivada em um resíduo particular, o heterotetrâmero ativo pode então ser formado por interações hidrofóbicas, fazendo com que quatro folhas beta antiparalelas de p17 e duas de p12 se juntem para formar um heterodímero, que por sua vez interage com outro heterodímero para formar a estrutura completa da folha beta com 12 fitas , cercada por alfa-hélices, que é exclusiva das caspases. Quando os heterodímeros se alinham da cabeça à cauda uns com os outros, um sítio ativo é posicionado em cada extremidade da molécula formada por resíduos de ambas as subunidades participantes, embora os resíduos Cys-163 e His-121 necessários sejam encontrados no p17 (maior ) subunidade.
Mecanismo
O sítio catalítico da caspase-3 envolve o grupo sulfohidril de Cys-163 e o anel imidazol de His-121. His-121 estabiliza o grupo carbonil do resíduo de aspartato chave, enquanto Cys-163 ataca para finalmente clivar a ligação peptídica. Cys-163 e Gly-238 também funcionam para estabilizar o estado de transição tetraédrico do complexo substrato-enzima por meio de ligações de hidrogênio . In vitro , verificou-se que a caspase-3 prefere a sequência peptídica DEVDG (Asp-Glu-Val-Asp-Gly) com clivagem ocorrendo no lado carboxi do segundo resíduo de ácido aspártico (entre D e G). A caspase-3 é ativa em uma ampla faixa de pH que é ligeiramente mais alta (mais básica) do que muitas das outras caspases executoras. Esta ampla faixa indica que a caspase-3 será totalmente ativa em condições normais e apoptóticas de células.
Ativação
A caspase-3 é ativada na célula apoptótica pelas vias extrínseca (ligante de morte) e intrínseca (mitocondrial). A característica zimogênica da caspase-3 é necessária porque, se desregulada, a atividade da caspase mataria as células indiscriminadamente. Como uma caspase executora, o zimogênio caspase-3 não tem virtualmente nenhuma atividade até que seja clivado por uma caspase iniciadora após a ocorrência de eventos de sinalização apoptótica. Um desses eventos de sinalização é a introdução de granzima B , que pode ativar caspases iniciadoras, em células direcionadas para apoptose por células T killer . Essa ativação extrínseca então desencadeia a característica cascata de caspase característica da via apoptótica, na qual a caspase-3 desempenha um papel dominante. Na ativação intrínseca, o citocromo c da mitocôndria atua em combinação com a caspase-9 , o fator 1 de ativação da apoptose ( Apaf-1 ) e o ATP para processar a procaspase-3. Essas moléculas são suficientes para ativar a caspase-3 in vitro, mas outras proteínas regulatórias são necessárias in vivo . O extrato de mangostão ( Garcinia mangostana ) demonstrou inibir a ativação da caspase 3 em células neuronais humanas tratadas com B-amilóide.
Inibição
Um meio de inibição da caspase é através da família de proteínas IAP (inibidor da apoptose), que inclui c-IAP1, c-IAP2, XIAP e ML-IAP. O XIAP se liga e inibe o iniciador caspase-9, que está diretamente envolvido na ativação do executor caspase-3. Durante a cascata da caspase, no entanto, a caspase-3 funciona para inibir a atividade da caspase-9 clivando a caspase-9 em um local específico, evitando que XIAP seja capaz de se ligar para inibir a atividade da caspase-9.
Interações
Foi demonstrado que a caspase 3 interage com:
Função biológica
Verificou-se que a caspase-3 é necessária para o desenvolvimento normal do cérebro , bem como seu papel típico na apoptose, onde é responsável pela condensação da cromatina e fragmentação do DNA . Níveis elevados de um fragmento de Caspase-3, p17, na corrente sanguínea é um sinal de um infarto do miocárdio recente . Agora está sendo mostrado que a caspase-3 pode desempenhar um papel na diferenciação de células- tronco embrionárias e hematopoiéticas .
Veja também
Referências
Leitura adicional
- Cohen GM (agosto de 1997). "Caspases: os algozes da apoptose" . The Biochemical Journal . 326 (Pt 1): 1-16. doi : 10.1042 / bj3260001 . PMC 1218630 . PMID 9337844 .
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links externos
- O banco de dados online MEROPS para peptidases e seus inibidores: C14.003
- Apoptose e Caspase 3 - O Mapa de Proteólise - animação
