Kaspaza-3 je kaspazni protein koji je u interakciji sa kaspazom-8 i kaspazom-9. Kodira ga gen "'CASP3"' koji se kod ljudi nalazi na hromosoma 4, sekvenca q35.1. CASP3 ortolozi identificirani su kod brojnih sisara za koje su dostupni potpuni podaci o genomu. Jedinstveni ortolozi su također prisutni u ptica, guštera, Lissamphibia, i teleostea.
CASP3 protein je član porodice cistein-aspartata (kaspaza). Sekvencna aktivacija kaspaza ima centralnu ulogu u fazi izvršenja ćelijske apoptoze. Kaspaze postoje kao neaktivni proenzimi koji se podvrgavaju proteolitskoj obradi na konzerviranim asparaginskim ostacima kako bi se proizvele dvije podjedinice, velika i mala, koje se dimeriziraju i formiraju aktivni enzim. Ovaj protein cijepa i aktivira kaspazu-6 i 7; a sam protein se obrađuje i aktivira kaspazama 8, 9 i 10. To je dominantna kaspaza uključena u cijepanje amiloid-beta 4A prekursorskog proteina, koja je povezana sa neuronskom smrću u Alzheimeromoj bolesti . Alternativna prerada ovog gena rezultira u dvije varijante transkripta koje kodiraju isti protein.
thumbnail|300px| Signalni put TNF-R1: Isprekidane sive linije predstavljaju više korakathumb|300px| Putevi koji vode do aktivacije kaspaze 3.
Kaspaza-3 dijeli mnoge tipske karakteristike zajedničke svim sada poznatim kaspazama. Naprimjer, njegovo aktivno mjesto sadrži cisteinski ostatak (Cys-163) i histidinski ostatak (His-121) koji stabiliziraju peptidnu vezu cijepanjem proteinske sekvence na karboksi-terminalnoj strani asparaginske kiseline kada je dio određene sekvence 4-amino kiseline. Ova specifičnost omogućava kaspazama da budu nevjerovatno selektivne, sa 20.000 puta prednosti asparaginske kiseline u odnosu na glutaminsku. Ključna karakteristika kaspaza u ćeliji je da su prisutne kao zimogeni, zvani prokaspaze, koje su neaktivne sve dok biohemijska promjena ne izazove njihovu aktivaciju. Svaka prokaspaza ima veliku N-terminalnu podjedinicu od oko 20 kDa, a zatim manju podjedinicu od oko 10 kDa, zvanu+e p20 i p10.
Specifičnost supstrata U normalnim okolnostima, kaspaze prepoznaju tetrapeptidne sekvence na svojim supstratima i hidroliziraju peptidne veze nakon ostataka asparaginske kiseline. Kaspaza 3 i kaspaza-7 dijele sličnu specifičnost supstrata, prepoznavanjem tetrapeptidnog motiva Asp-x-x-Asp. C-terminal Asp je apsolutno neophodan dok se varijacije na ostala tri položaja mogu tolerisati. Specifičnost supstrata kaspaze se široko koristi u kaspazi zasnovanoj na inhibitorima i dizajnu lijekova.
Aminokiselinska sekvenca Dužina polipeptidnog lanca je 277 aminokiselina, a molekulska težina 31.608 Da.
1020304050 MENTENSVDSKSIKNLEPKIIHGSESMDSGISLDNSYKMDYPEMGLCIII NNKNFHKSTGMTSRSGTDVDAANLRETFRNLKYEVRNKNDLTREEIVELM RDVSKEDHSKRSSFVCVLLSHGEEGIIFGTNGPVDLKKITNFFRGDRCRS LTGKPKLFIIQACRGTELDCGIETDSGVDDDMACHKIPVEADFLYAYSTA PGYYSWRNSKDGSWFIQSLCAMLKQYADKLEFMHILTRVNRKVATEFESF SFDATFHAKKQIPCIVSMLTKELYFYH
Struktura Kaspaza-3, posebno, (također poznata kao CPP32/Yama/apopain) formira se od zimogena od 32 kDa koji se cijepa na podjedinice od 17 kDa i 12 kDa. Kada se prokapaza cijepa na određenom ostatku, aktivni heterotetramer se tada može formirati hidrofobnim interakcijama, uzrokujući da se četiri antiparalelna beta-lista od p17 i dva od p12 spoje kako bi napravili heterodimer, koji zauzvrat stupa u interakciju s drugim heterodimerom da formira punu 12-lančanu beta-listnu strukturu okruženu alfa-heliksima koja je jedinstvena za kaspaze. Kada se heterodimeri poravnaju jedan s drugim, aktivno mjesto je pozicionirano na svakom kraju molekule formirane od ostataka iz obje sudioničke podjedinice, iako se neophodni ostaci Cys-163 i His-121 nalaze na p17 (većoj) podjedinici. thumb|Podjedinice p12 (ružičasta) i p17 (svijetloplava) kaspaze-3 sa strukturama beta-listova svake crvene i plave boje; slika generirana u Pymolu iz 1rhm.pdb
Mehanizam Katalitsko mjesto kaspaze-3 uključuje tiolnu grupu Cys-163 i imidazolski prsten His-121. His-121 stabilizira karbonil grupu ključnog aspartatnog ostatka, dok Cys-163 napada kako bi konačno cijepao peptidnu vezu. Cys-163 i Gly-238 takođe funkcionišu da stabilizuju tetraedarsko prijelazno stanje kompleksa supstrat-enzim putem vodikove veze. In vitro, utvrđeno je da kaspaza -3 preferira peptidnu sekvencu DEVDG (Asp-Glu-Val-Asp-Gly) sa cijepanjem koje se događa na karboksi strani drugog ostatka asparaginske kiseline (između D i G).
thumb|Posdjedinice Cys-285 (žuta) i His-237 (zelena i tamnoplava) u aktivnom mjestu kaspaze-3, p12 u ružičastoj i p17 podjedinica u sviietloplavoj; slika generirana u Pymolu iz 1rhr.pdb
Aktivacija Kaspaza-3 se aktivira u apoptotskoj ćeliji i vanjskimim (ligand smrti) i unutrašnjim (mitohondrijskim) putevima. The zymogen feature of caspase-3 is necessary because if unregulated, caspase activity would kill cells indiscriminately. Kao egzekutorska kaspaza, zimogen kaspaze-3 nema praktično nikakvu aktivnost sve dok ga kaspaza inicijatora ne rascijepi nakon što su se dogodili događaji apoptotske signalizacije. Jedan takav signalni događaj je uvođenje granzima B, koji može aktivirati inicijatorske kaspaze, u ćelije ciljane na apoptozu putem T-ćelija. Ova vanjska aktivacija zatim pokreće osobenu kaspaznu kaskadu karakterističnu za apoptotski put, u kojoj kaspaza-3 ima dominantnu ulogu. U unutrašnjoj aktivaciji, citohrom c iz mitohondrija djeluje u kombinaciji sa kaspazom-9, faktorom 1 koji aktivira apoptozu (Apaf-1) i ATP za obradu prokapaze-3. Ove molekule su dovoljne da aktiviraju kaspazu-3 in vitro, ali su neophodni i drugi regulatorni proteini in vivo.
Pokazalo se da ekstrakt mangostina (Garcinia mangostana) inhibira aktivaciju kaspaze-3 u ljudskim neuronskim ćelijama tretiranim B-amiloidom.
Inhibicija Jedan od načina inhibicije kaspaze je preko porodice proteina IAP (inhibitor apoptoze), koja uključuje c-IAP1, c-IAP2, XIAP i ML-IAP. XIAP binds and inhibits initiator caspase-9, which is directly involved in the activation of executioner caspase-3. Međutim, tokom kaskade kaspaze, kaspaza-3 funkcioniše tako da inhibira aktivnost XIAP, cijepajući kaspazu-9 na određenom mjestu, sprječavajući XIAP da se veže i inhibira aktivnost kaspaze-9.
Interakcije Pokazalo se da je kaspaza-3 u interakciji sa:
CASP8 NMT2 CFLAR DCC GroEL HCLS1 Survivin TRAF3 XIAP i NFE2L2
Klinički značaj Utvrđeno je da je kaspaza-3 neophodna za normalan razvoj mozga, kao i njenu tipsku ulogu u apoptozi, gdje je odgovorna za kondenzaciju hromatina i fragmentaciju DNK. Povišeni nivoi fragmenta kaspaze-3, p17, u krvotoku je znak nedavnog infarkta miokarda. Sada je pokazano da kaspaza-3 može imati ulogu u embrionskoj i hematopoetskoj diferencijaciji matičnih ćelija.
Također pogledajte Mapa proteolize Kaspaza PAC-1
Reference
Dopunska literatrura
Vanjski linkovi
The MEROPS online database for peptidases and their inhibitors: C14.003 Apoptosis & Caspase 3 – The Proteolysis Map-animation
Kategorija:EC 3.4.22 Kategorija:Geni na hromosomu 4 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika