هيكل Caspasa والأنواع والوظائف

ال caspases هم البروتينات المستجيب لمسار موت الخلية المبرمج أو موت الخلايا المبرمج. ينتمون إلى عائلة من البروتياز المحفوظة بدرجة عالية والتي تعتمد على السيستين ، والتي يأتي منها اسمها.

يستخدمون بقايا السيستين في موقعه النشط كنواة تحفيزية لإلصاق ركائز البروتين بمخلفات حمض الأسبارتيك في بنياتهم وهذه الوظيفة ضرورية لتنفيذ برنامج موت الخلايا المبرمج.

موت الخلايا المبرمج هو حدث مهم للغاية في الكائنات متعددة الخلايا ، لأنه يلعب دورًا مهمًا في الحفاظ على التوازن وسلامة الأنسجة..

يساهم دور الكاسبيز في موت الخلايا المبرمج في العمليات الحرجة المتمثلة في التوازن والإصلاح ، وكذلك في انقسام المكونات الهيكلية التي تؤدي إلى تفكيك منظم ومنهجي للخلية التي تموت.

تم وصف هذه الإنزيمات لأول مرة في C. elegans ، ثم تم العثور على الجينات ذات الصلة في الثدييات ، حيث تم إنشاء وظائفها من خلال طرق جينية وبيوكيميائية مختلفة.

مؤشر

• 1 هيكل
  • 1.1 التنشيط
• 2 أنواع
• 3 وظائف
  • 3.1 وظائف الأبوبوتيك
  • 3.2 وظائف غير موت الخلايا المبرمج
  • 3.3 وظيفة المناعة
  • 3.4 في تكاثر الخلايا
  • 3.5 وظائف أخرى
• 4 المراجع

هيكل

يستمد كل كاسباس نشط من معالجة سلائف زيموجين مؤيدة لكاسباس. هذه السلائف هي جزيئات ثلاثية ذات نشاط حفاز "نائم" ويبلغ وزنها الجزيئي ما بين 32 و 55 كيلو دالتون.

تُعرف المناطق الثلاث باسم p20 (مجال مركزي داخلي كبير يتراوح ما بين 17-21 كيلو دالتون ويحتوي على الموقع النشط للوحدة الفرعية الحفازة) ، p10 (نطاق المحطة C من 10-13 كيلو دالتون المعروف أيضًا باسم الوحدة الفرعية الحفزية الصغيرة) ومجال DD (مجال الوفاة ، 3-24 كيلو دالتون ، الموجود في نهاية المحطة الطرفية N).

في بعض المناطق المؤيدة لـ caspases ، يتم فصل النطاقين p20 و p10 بسلسلة صغيرة من التباعد. تحتوي مجالات الموت أو DD في الطرف N-end على 80-100 من البقايا التي تشكل العناصر الهيكلية للعائلة الفائقة المشاركة في نقل إشارات موت الخلايا المبرمج..

مجال DD ، بدوره ، ينقسم إلى مجالين فرعيين: مجال موت المستجيب (DED) ومجال تجنيد caspase (CARD) ، اللذين يتكونان من 6-7 حلزونات مضادة للشفافية تتفاعل مع البروتينات الأخرى من خلال التفاعلات الإلكتروستاتيكية أو الكارهة للماء.

تمتلك كاسباسيس العديد من البقايا المحفوظة المسؤولة عن الإنشاء العام للهيكل وتفاعله مع ليجندس أثناء التجميع ومعالجة zymogens ، وكذلك مع البروتينات التنظيمية الأخرى.

يحتوي Pro-caspases 8 و 10 على نطاقين DED مرتبة جنبًا إلى جنب ضمن نطاقهما الموالي. تحتوي pro-caspases 1 و 2 و 4 و 5 و 9 و 11 و 12 على بطاقة CARD. كلا المجالين مسؤولان عن توظيف كاسباسات البادئ في مجمعات تحريض الموت أو الالتهاب.

تفعيل

يتم تنشيط كل pro-caspase من خلال الاستجابة لإشارات محددة ومعالجة انتقائية للبروتين في بقايا حمض الأسبارتيك محددة. تنتهي المعالجة بتكوين البروتياز المتجانس الذي يبدأ عملية موت الخلايا المبرمج.

يتم تنشيط caspases البادئ من خلال dimerization ، في حين يتم تنشيط المؤثرات عن طريق انقسام المجالات بين. هناك طريقان لتنشيط caspases ؛ الخارجية والجوهرية.

يتضمن المسار الخارجي أو المسار الذي تتوسط فيه مستقبلات الوفاة ، مشاركة مجمع إشارات الوفاة كمجمع منشط ل pro-caspases-8 و 10.

يستخدم المسار الداخلي أو المسار الذي تتوسط فيه الميتوكوندريا الأبوبتوسوم كمجمع تنشيط لـ pro-caspase-9.

نوع

لدى الثدييات حوالي 15 كاسباس مختلفة ، تأتي من نفس العائلة الوراثية. تشمل هذه الفئة الفائقة أسماءًا فرعية أخرى مصنفة وفقًا لموقف المجالات الموالية ووظائفها.

عادة 3 فئات فرعية من الكاسبيز معروفة في الثدييات:

1-Caspasas الالتهابية أو المجموعة الأولى: caspases مع المجالات المؤيدة الكبيرة (Caspasa-1 ، caspase-4 ، caspase-5 ، caspase-12 ، caspase-13 و caspase-14) التي لها دور أساسي في نضج السيتوكينات وفي الاستجابة الالتهابية.

2-كاسباسيس ، بادئ موت الخلايا المبرمج أو المجموعة الثانية: لها مجال طويل مؤيد (أكثر من 90 من الأحماض الأمينية) يحتوي إما على مجال DED (كاسباس -8 و كاسباس -10) أو مجال توظيف كاسباس (كاسباس -2) و caspasa-9)

كاسباسيس 3 - Effector أو المجموعة الثالثة: تمتلك نطاقات قصيرة (20-30 من الأحماض الأمينية).

وظائف

تم توضيح معظم وظائف الكاسبيز الفردية من خلال تجارب إسكات الجينات أو الحصول على المسوخ ، مما أنشأ وظائف خاصة لكل منها..

وظائف الأبوبوتيك

على الرغم من وجود مسارات موت الخلايا المبرمج مستقلة عن كاسباسيس ، إلا أن هذه الإنزيمات مهمة لكثير من أحداث موت الخلايا المبرمجة ، وهي ضرورية للتطوير الصحيح لمعظم أنظمة الكائنات متعددة الخلايا.

في عمليات الأبوطوتيك ، تكون بادئ كاسباسيس كاسباس -2 ، -8 ، -9 و -10 ، بينما بين كاسباسيس المستجيب هي كاسباسيس -3 ، -6 و -7.

تشمل أهدافها المحددة داخل الخلايا بروتينات من الصفيحة النووية والهيكل الخلوي ، الذي يشجع انقسامه موت الخلية.

وظائف غير موت الخلايا المبرمج

لا تلعب كاسباسيس دورًا في الخلايا المبرومة ، حيث إن تنشيط بعض هذه الإنزيمات قد ثبت في غياب عمليات موت الخلايا. دورها غير المبرمج ينطوي على وظائف تحلل البروتينات.

يشاركون في المعالجة البروتينية للأنزيمات من أجل تجنب تفكيك الخلايا ؛ من بين أهدافها البروتينات مثل السيتوكينات ، الكينازات ، عوامل النسخ والبوليميرات.

هذه الوظائف ممكنة بفضل المعالجة بعد التحويلية للأجسام المضادة أو أهداف التحلل البروتيني ، والفصل المكاني بين الإنزيمات بين الأجزاء الخلوية أو التنظيم بواسطة بروتينات مؤثرة أخرى في مراحل الإنتاج..

وظيفة المناعة

تشارك بعض كاسباسيس في معالجة العوامل الهامة في الجهاز المناعي ، مثل حالة كاسباس -1 التي تعالج المؤيدين للإنترلوكين -1 لتشكيل IL-1β الناضج ، وهو الوسيط الرئيسي للاستجابة الالتهابية.

Caspase-1 مسؤول أيضًا عن معالجة الانترلوكينات الأخرى مثل IL-18 و IL-33 ، والتي تشارك في الاستجابة الالتهابية والاستجابة المناعية الفطرية.

في تكاثر الخلايا

من نواح كثيرة ، تشارك الكاسبيز في تكاثر الخلايا ، وخاصة الخلايا اللمفاوية وغيرها من خلايا الجهاز المناعي ، مع كون الكاسبيز -8 أحد أهم الإنزيمات المشاركة..

يبدو أيضًا أن Caspase-3 له وظائف في تنظيم دورة الخلية ، لأنه قادر على معالجة المانع المعتمد على السيكلينات كيناز (CDK) p27 ، مما يساهم في تطور تحريض دورة الخلية.

وظائف أخرى

وتشارك بعض الكاسبيز في تقدم تمايز الخلايا ، وخاصة الخلايا التي تدخل في حالة ما بعد الانقسام الخيطي ، والتي تعتبر في بعض الأحيان عملية موت الخلايا المبرمج غير المكتملة..

Caspase-3 أمر بالغ الأهمية للتمايز السليم للخلايا العضلية وتشارك caspase الأخرى أيضًا في التمييز بين myeloids ، monocytes و كريات الدم الحمراء.

مراجع

1. تشودري ، آي. ، ثاراكان ، بي. آند بهات ، جي. ك. (2008). Caspases - تحديث. الكيمياء الحيوية وعلم وظائف الأعضاء المقارن ، الجزء ب ، 151 ، 10-27.
2. Degterev، A.، Boyce، M.، & Yuan، J. (2003). عقد من الكاسبيز. Oncogene ، 22 ، 8543-8567.
3. Earnshaw، W.C.، Martins، L.M.، & Kaufmann، S.H. (1999). Caspases الثدييات: هيكل ، التنشيط ، ركائز ، وظائف أثناء موت الخلايا المبرمج. الاستعراض السنوي للكيمياء الحيوية ، 68 ، 383-424.
4. Lodish، H.، Berk، A.، Kaiser، C.A.، Krieger، M.، Bretscher، A.، Ploegh، H.، ... Martin، K. (2003). بيولوجيا الخلية الجزيئية (الطبعة الخامسة). فريمان ، دبليو إتش آند كومباني.
5. Nicholson، D.، & Thornberry، N. (1997). كاسباسيس: قاتل البروتياز. TIBS مراجعات ، 22 ، 299-306.
6. Stennicke، H. R.، & Salvesen، G. S. (1998). خصائص كاسباسيس. Biochimica et Biophysica Acta ، 1387 ، 17-31.