caspase-9的综述

Caspase综述
引言
我们身体中成千上万的细胞可能在下一秒就会死去，这是正常的现象。

删除受损的细胞,再用健康的细胞来代替，即人体细胞的持续更新的过程。

然而,你的身体中的细胞必须认真选择哪个细胞将删除。

如果细胞受损,他们可能膨胀和破灭,污染周围的区域，就像当你割伤自己的情况相同。

身体会对这种死亡的细胞反应会很强烈，发炎的部位将会涌入大量的血液，来清理这些死亡细胞。

为了避免这种情况，身体的细胞能够快速，有效的将死亡的细胞清除干净.当细胞被给定信号,它们将自己的内部结构拆卸成小而且整齐的片段，进而凋亡。

而实行凋亡的酶就是Caspase.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。

细胞的裂解是由于有效的Caspasse的作用。

Capase的活性位点
在人类细胞中有大约十几中Caspase酶,每个酶作用都有稍微不同。

半胱天冬酶1(也称为白介素1beta-转化酶)是第一个被发现的。

它不是直接参与细胞凋亡,而是在白血细胞处理细胞信号分子。

对于其它Caspase的活性有两条链构成，每一条链又分成两部分。

例如Caspase-1的有两个活性位点（用绿色表示）。

而Caspase-9的活性位点在中心（用蓝色色表示）绑定到一个抑制蛋白。

在绑定抑制蛋白时，没有活性。

一旦释放出来，Caspase这可以与另一个链接,形成更大的
活性复杂体。

Caspase-9是凋亡的引发剂，即开始凋亡过程。

它接收信号开始起作用,活化,然后激发效应Caspase来进行削减。

效应Caspase可以是Caspase-3.然后与其它的效应Caspase来一起进行拆分细胞的工作。

Caspase-1的结构
Caspase-9的结构
Caspase的结构
所有caspases都以非活性的酶原形式表达，重要的结构特征都相同：都有一个长度可变的NH2-末端蛋白域，之后又一个有大亚基(17–20 kDa) 和小亚基(10–12 kDa) 组成的催化域。

加工好的caspases 形成了异四聚体，它是由两个被裂解的caspases二聚体组成，这个二聚体含有2个活性位点。

由于caspases-9的二聚体只含有一个活性位
点，所以caspases-9的出现是个例外。

每个活性位点都来自于一个单一的caspase分子，它是由6股β-折叠组成的的，这6股β-折叠是封闭在2层α-螺旋间的。

2个caspase单体的β折叠是反向平行的，在caspase 二聚体中形成了一个连续的12股β-折叠。

这种四级结构叫做caspase 折叠。

除天冬氨酸残基外，邻近小分子或不带电的氨基酸残基的肽键更易被caspases水解，比如说甘氨酸，丝氨酸或丙氨酸。

为了使裂开的肽键更易接近催化位点，靶向蛋白结合到了caspases的底物结合位点。

底物结合位点在大小亚基氨基酸端链形成，它是由4个结合口袋组成，（caspases-2除外，它由5个口袋组成）。

S1口袋在所有的caspases中都是保守的，它结合到底物的天冬氨酸残基上。

其他口袋的结构在不同酶中是不一样的，导致的结果是不同的底物偏好不同的酶，比如说caspases-2的VDV AD；caspases-3，-7的DEVD；caspases-6的VEID；caspases-8和-10的IETD；caspases-9的LEHD。

需要指出的是底物的偏好与底物的特异性是不同的。

caspases的特异性并不好，除了结合到催化位点的关键氨基酸残基，攻击氨基酸和底物的三级或四级结构的酶决定了切割的效率。

活性位点，在大亚基中，它是一个催化二体由作为亲核试剂的半胱氨酸的巯基基团和组氨酸的咪唑环组成。

在一个共价结合的四面体中间物形成后，裂开的肽键被切割，释放了蛋白质片段。

Caspase-9的结构组成包括A链有151-297的残基，B链有333-416的残基。

这两个多肽链形成异质二聚体，折叠形成的尺寸是大约26Å×37Å×39Å。

溶剂表面积大约11918Å。

两个亚结构中相互折叠范围是28个氢键。

两个亚结构的溶剂表面积是3590Å。

酶的核心组成6股键，四股(β1, 160-168;β2, 199-206;β3, 228-236;β4, 279-286)给了A 链，两股（β5 340-347;β6,411-416)给了B链。

除了β6,其余五股都是平行的。

与蛋白中β折叠手性一致。

能量最低原则β折叠是右旋，β折叠有5个α螺旋环绕，其中2个在一侧，另外3个在一侧。

螺旋α1，α2，α3属于A链，α4，α5属于B链。

在β3和α3环里由于短反平行β键形成的小β折叠。

在α5和β6环内包含着小的α螺旋。

A链的C 端和B链的N端即在分子末端相反位置，这个片段在异质二聚体中有重要作用
这是Capase-9的三维结构与复杂抑制剂乙酰-天冬氨酸-缬氨酸-丙氨酸-天冬氨酸氟甲烷酮。

这个色带图是用于异质二聚体酶，A链是黄色，B链是深红色。

抑制剂是图上方的球和棍来表示。

这是表示在X射线下的图，蓝色代表Caspase-1，绿色代表Caspase-3，黄色代表Caspase-8，红色代表Caspase-9.在表面环部位有许多的不同这是由于嵌入和缺失氨基酸造成的。

正是由于这些相似和不同影响了在Caspase家族起催化作用部位的聚合-裂解。

能被用作具有高度选择性，和合理的Caspase抑制剂的活性区域是不同的。