Caspase
Caspase活性检测说明书
Caspase活性检测（基于p NA标记底物的比色法）在caspase 的底物多肽上标记发色团如：p NA，可用于检测凋亡细胞中的caspase活性及筛选caspases的激活剂或抑制剂。
本操作步骤主要针对使用酶标仪进行读数而设计。
其中使用的细胞抽提物、底物、抑制剂及p NA的用量为每个样本140ul。
若您希望设计针对分光光度计读数的实验，建议对每种溶液体积进行进一步优化。
所需溶液、试剂及设备• Caspase底物• Caspase抑制剂• 细胞裂解缓冲液：50mM HEPES, pH7.4, 100mM NaCl, 0.1%CHAPS, 1mM DTT, 100uM EDTA • 检测缓冲液：50mM HEPES, pH7.4, 100mM NaCl, 0.1%CHAPS, 10mM DTT, 100uM EDTA, 10%Glycerol• PBS：将8g NaCl、200mg KCl和1.44g Na2HPO4溶于800ml蒸馏水；用HCl调至pH7.4；定容至1L• 酶标板和酶标仪其它试剂(推荐)• 纯化的Caspase（阳性对照）• p NA细胞抽提物的制备以适合的凋亡诱导剂对细胞进行诱导（参考前述操作方法），同时做阴性对照，包括未处理细胞、用诱导剂的无诱导活性类似物处理细胞（若可得到），或一个凋亡诱导处理“零时间”样品。
应保证有足够细胞进行重复实验，包含或不含抑制剂的对照以检测蛋白浓度。
一般来说，我们下面推荐的裂解前细胞数量可以产生足够蛋白浓度供酶标仪检测；然而不同大小、体积的细胞及蛋白浓度可能需要增加铺板密度。
当裂解2×107/ml细胞是，产生的蛋白浓度约为1-3mg/ml，体积10ul，含约10-30ug蛋白。
依据其细胞系，最少应有106个细胞，体积50ul的裂解缓冲液进行处理。
• 细胞计数，离心收集细胞。
以PBS缓冲液洗涤一次。
若细胞已被caspase抑制剂处理过，建议多洗几次以防止后继实验中可能造成的不利影响。
caspase
Caspase家族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。
Caspase一词是从Cysteine aspartic acid specific protease 的字头缩写衍生而来，就反映了这个特征，而这种高度的特异性，在蛋白酶中是很少见的。
由于这种特异性，使caspase能够高度选择性地切割某些蛋白质，这种切割只发生在少数（通常只有1个）位点上，主要是在结构域间的位点上，切割的结果或是活化某种蛋白，或使某种蛋白失活，但从不完全降解一种蛋白质。
Caspase的研究源于线虫（C. elegans）细胞程序化死亡的研究。
线虫在发育过程中，有131个细胞将进入程序化死亡；研究发现有11个基因与PCD有关，其中ced3和ced4基因是决定细胞凋亡所必需的，ced9基因抑制PCD。
线虫细胞程序化死亡的研究促进了其他动物特别是哺乳类动物中细胞凋亡的研究。
人们发现哺乳类细胞中存在着Ced3的同源物ICE （interleukin-1b converting enzyme），它催化白介素-1b的活化，即从其前体上将IL-1b切割下来。
在大鼠成纤维细胞中过量表达ICE和Ced3都会引起细胞凋亡，表明了ICE和Ced3在结构和功能上的相似性；然而敲除ICE基因的小鼠其表现型正常，并未发现细胞凋亡发生明显改变。
进一步的研究发现，另一个ICE成员，后来被称为apopain，CPP32或Yama的半胱氨酸蛋白酶，催化poly（ADP-ribose）Polymerase（PARP），即聚（ADP-核糖）聚合酶的裂解，结果导致细胞的凋亡，因而认为apopain执行着与线虫中的ced3相同的功能。
Apopain被称为是“死亡酶”，而PARP被认为是“死亡底物”。
Apopain/CPP32/Yama是在1995年由两个实验室分别同时报导，时间上只有两周之差。
《caspase蛋白》课件
深入了解Caspase蛋白的结构和功能，探索其在细胞凋亡和疾病中的重要作用。
概述
什么是Caspase蛋白？
Caspase蛋白是一类关键的囊泡内蛋白酶，参与细胞凋亡和炎症反应等生物学过程。
Caspase蛋白的功能
Caspase蛋白在细胞的正常生理过程和疾病发展中发挥关键作用，如信号传导和废弃机制。
多种转录因子可以调控Caspase基因的表
翻译后调控
2
达，影响Caspase蛋白的产生。
Caspase的翻译后修饰，如磷酸化和乙酰
化，可以调控其活性和稳定性。
3
活性调控
通过蛋白激酶、抑制剂和结合蛋白的调 控，控制Caspase的活性和水平。
Caspase的信号通路
1
Hale Waihona Puke Caspase-8信号通路
Caspase-8通常参与由死受体复合体(DRC)激活的细胞凋亡信号通路。
2
Caspase-9信号通路
Caspase-9是线粒体介导的细胞凋亡信号通路中的关键成分。
Caspase在细胞凋亡中的作用
1 Caspase在凋亡信号通路中的地位
Caspase蛋白在细胞凋亡信号通路中起到重要的调节和执行作用。
2 Caspase的活化与废弃作用
Caspase蛋白的活化和废弃作用是细胞凋亡的关键步骤。
Caspase的分类
根据结构分
• 主要分为Caspase-1家族和Caspase-3家族。 • 每个家族包含多个亚型，具有不同的底物特
异性。
根据功能分
• 活化Caspase：负责激活其他Caspase蛋白。 • 废弃Caspase：负责降解细胞内的关键蛋白，
触发细胞死亡。
caspase家族
细胞色素c
Caspase-8酶原 活化的 Caspase-8 CARD Caspase-9酶原 活化的 Caspase-3 活化的 Caspase-9 Apaf-1
Caspase-3酶原
凋亡复合体
切割底物，产生效应
细胞凋亡的膜受体通路
FASL+FAS +FADD
凋亡诱导复合物（DISC） 胞质中游离的caspase8聚集到这个复合物上 细胞有足够caspase8 死亡受体活化， 细胞凋亡 细胞caspase8浓度不够 切割Bid tBid从胞质到线粒体 CtyC 释放
未活化的caspase 酶原Y
原结构域
活化的caspaseX
较多活化的caspaseY
大量活化的caspaseZ
切割细胞质蛋白
切割细胞核蛋白
外源途径 内源途径 其他刺 激因素
Fas DD FADD
Fas DD + DD DED
Fas
Fas DD DED DISC切的Bid
2002年诺贝尔医学及生理学奖
凋亡起始者 Caspase 9、8、2、10、11
同性活化——切割自身前体
凋亡执行者 Caspase 3、6、7
异性活化——切割结构蛋白、功能蛋白
Caspase级联效应
NH2 活化的 caspase X
大亚基
切割位点
小亚基 切割活化 COOH 活化的 caspase Y
Caspase 家族
及其在细胞凋亡中的作用
Caspase （天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解酶）
是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白
酶，它们的活性位点均包含Cys残基，能够特异 性的切割靶蛋白Asp残基后的肽键。Caspase能 选择性的切割某些蛋白质，从而造成细胞凋亡。
Caspase的活化及其在细胞凋亡中的作用
当细胞受到某些刺激时，线粒体释放出促凋亡因子，如 Bcl-2家族的成员，这些因子会激活Caspase-9，进而激活 下游的Caspase，引发细胞凋亡。
内质网途径
当内质网应激时，会释放出Ca2+和活性氧，这些物质会 激活Caspase-12，进而引发细胞凋亡。
04 Caspase活化的研究方法
Caspase的活化及其在细胞凋亡 中的作用
目 录
• 引言 • Caspase的概述 • Caspase在细胞凋亡中的作用 • Caspase活化的研究方法 • Caspase活化与疾病的关系 • 展望与未来研究方向
01 引言
研究背景
细胞凋亡是生物体内一种重要的生理过程，它涉及到一系列复杂的分子事件和信 号转导途径。Caspase是一类在细胞凋亡过程中起关键作用的蛋白酶，其活化是 细胞凋亡的标志之一。
细胞凋亡的概述
01
细胞凋亡是细胞自我消亡的过程，是机体正常发育和维持内环 境稳定的重要机制。
02
细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡，涉及一系列复杂的生化
反应。
细胞凋亡过程中，细胞膜保持完整，不会引起周围组织的炎症
03
反应。
Caspase在细胞凋亡中的角色
01
Caspase是一类蛋白酶，在细胞凋亡过程中起关键作 用。
当死亡受体（如Fas或TNFR）与其配体结合后，会募集并活化Caspase-8，引发细胞凋亡。
线粒体途径
当细胞受到某些刺激时，线粒体释放凋亡因子（如Cytochrome c），与Caspase-9前体结合 形成复合物，激活Caspase-9，进而活化效应Caspase引发细胞凋亡。
03 Caspase在细胞凋亡中的 作用
caspase
摘要内皮细胞通过分泌的细胞间通讯的重要介质血管壁细胞阵列和张力的调节中起着重要的作用。
人血管内皮细胞（EC）营养剥夺引起的非常规分泌导致nanovesicles不同于凋亡小体的多泡体标记和承载释放形式（MVB）。
营养的缺乏也是一个有效的诱导的自噬小泡运输途径可以帮助细胞自噬。
营养缺乏引起的一个显着和自噬功能的迅速增加，通过电子显微镜和免疫印迹分析LC3-II / LC3-I比成像。
增加自噬通量在血清饥饿细胞巴弗洛霉素A确认1。
诱导的自噬后的凋亡反应的指标，如通过显微镜和聚（ADP-核糖）评估在细胞膜通透性的指示坏死缺失聚合酶裂解。
与zvad-fmk泛caspase抑制并没有阻止细胞自噬的发展而受到负面影响自噬泡（AV）成熟。
采用免疫印迹法验证多维蛋白质组学的方法，我们确定营养剥夺EC释放AV组件（lc3i，LC3-II，ATG16L1和LAMP2）而zvad-fmk 泛caspase抑制剂阻断AV释放。
同样，在主动脉的小鼠EC营养剥夺的分离研究/半胱天冬酶3-缺失的小鼠没有凋亡自噬LC3和未能迅速释放。
总的来说，本研究结果表明，自噬成分释放的营养剥夺细胞凋亡的人类细胞的细胞膜通透性的缺失。
这些结果也确定caspase-3作为一种新型的AV释放器。
关键词自噬，自噬，caspase的激活，caspase-3，营养剥夺，非常规分泌说明内皮细胞通过分泌的细胞间通讯的重要介质血管壁细胞阵列和张力的调节中起着重要的作用。
响应于各种细胞应力是免疫或非免疫内皮细胞凋亡是血管疾病最关键。
凋亡细胞的凋亡小体膜结合主动释放来自皱缩，细胞膜。
1，2我们最近证明，除了膜起泡，非常规形式的分泌在人类凋亡激活的内皮细胞（EC）导致纳米囊泡的生化和功能不同的凋亡小体的多泡体标记和承载释放（MVB）。
3泛半胱天冬酶失活或小干扰靶向研究显著降低凋亡细胞释放的MVB成分RNA。
然而，MVB成分释放被描述在一个实验中，在人类EC敏锐地剥夺生长因子，一个经典的促凋亡刺激，但也是一种有效的诱导细胞自噬。
Caspase
Caspase生化特性caspase家族属于半胱氨酸蛋白酶，一般在细胞内以无活性酶形式存在；当其作用于特异性底物，产生异二聚体，同时发出光子。
Caspase检测凋亡的原理通过检测细胞内caspase酶活性了解细胞的凋亡功能。
试剂渗透进入细胞后，使细胞内caspase 酶释放，作用于其特异性底物，产生发光体或荧光，发光酶（荧光酶）作用于发光体，产生光。
发光度与细胞内caspase酶活性成正比。
Caspase酶活性反映了细胞内凋亡途径激活情况，即细胞的凋亡能力。
如何做对照组？阴性对照：caspase抑制剂和培养基；或者只加完全培养基。
试剂盒没有caspase抑制剂？不必要。
Caspase试剂盒组成：caspase3/7特异性底物；含发光酶，细胞溶解液的缓冲液。
Caspase试剂盒分类：caspase3/7,caspase8,caspase9.(后两个是内源性凋亡途径参与物）试剂盒的选择：一般细胞凋亡检测选用caspase3/7试剂盒，如果用于分析凋亡上游启动子，根据对凋亡途径（内源性/外源性）的兴趣，选择caspase8/caspase9试剂盒即可。
Caspase3/7介绍Caspase3/7是一种发光分析法，可用于检测粘附细胞或悬浮生长细胞内caspase3/7的酶活性。
试剂盒中包含了发光前体caspase3/7的Z-DEVD-aminoluciferin 冻干底物，DEVD为抑制剂，保证了试剂盒的特异性。
底物被切割后产生发光体，发光体作为发光酶的底物与之反应后，发出光。
Caspase3/7试剂已经对caspase酶活力，发光酶活力以及细胞溶解做了优化。
将试剂以混合物形式加入样本，导致细胞溶解，底物的切割和产生流性光信号。
可用于研究细胞凋亡和凋亡抑制。
实验大概需用2小时一轮。
检测波长一般检测发光体没有内置的波长选择功能，都采用全部可见光检测。
原因有二：1.不需用滤光；2.滤光后敏感度降低。
内源性凋亡途径：病毒，紫外线或线粒体胞膜破坏，细胞色素C释放至胞液等因素导致内源性凋亡途径激活，从而产生含有caspase-9前体的凋亡小体复合物，复合物导致caspase-9活化，接着caspase-9使下游介导凋亡的死亡效应caspase酶活化，包括caspase3,caspase6,caspase7。
Caspase 3活性检测
Caspase 3 活性检测试剂盒产品组成：产品组成 BB-4106-1 BB-4106-2 BB-4106-3规格 20 assays 50 assays 100 assays 裂解缓冲液 5ml 10ml 15mlAc-DEVD-p NA 200ul 500ul 1ml检测缓冲液 5ml 10ml 15mlDTT 100ul 150ul 250ul产品简介：Caspase 3 活性检测试剂盒(Caspase 3 Activity Assay Kit)是采用分光光度法检测细胞或组织裂解液中Caspase 3酶活性或纯化的Caspase 3酶活性的试剂盒。
Caspase(Cysteine-requiring Aspartate Protease)是一个在细胞凋亡过程中起重要作用的蛋白酶家族。
Caspase 3也称CPP32、Yama或apopain，有时被写作caspase-3或caspase3，属于caspase家族的CED-3亚家族(CED-3 subfamily)，是细胞凋亡过程中的一个关键酶。
Caspase 3是哺乳动物细胞中研究最多的一个caspase。
Caspase-3在正常状态下以酶原的形式存在于胞浆中，没有活性；但在细胞发生凋亡阶段，Caspase-3被激活，活化的Caspase-3由两个大亚基和两个小亚基组成，裂解相应的胞浆胞核底物，最终导致细胞凋亡。
Caspase 3可以剪切procaspase 3、6、7和9，并可以直接特异性剪切许多caspase 底物，包括PARP，ICAD，gelsolin和fodrin等。
这些由caspase 3介导的蛋白剪切是细胞凋亡分子机制的重要组成部分。
另外，caspase 3在细胞核凋亡过程中也起到了关键作用，包括染色质固缩，DNA片段化等。
同时caspase 3对细胞起泡也起到关键作用。
本Caspase 3 活性检测试剂盒是基于casepase 3可以催化底物Ac-DEVD-pNA产生黄色的pNA，pNA在405nm附近有强吸收，从而可以通过测定吸光度来检测caspase 3的活性。
细胞死亡机制中caspase的作用研究
细胞死亡机制中caspase的作用研究细胞死亡是生命中不可避免的一环，细胞死亡机制的研究一直是人类生命科学领域重要的课题之一。
在细胞死亡机制中，caspase起到了至关重要的作用。
Caspase是细胞内的一类酶，是重要的细胞凋亡信号传递酶，也是细胞死亡过程中最具活性的蛋白酶。
Caspase在细胞凋亡和其他细胞死亡方式中发挥着重要作用，例如，坏死、剥落及程序性坏死等。
在大多数细胞死亡过程中，细胞内外环境的变化能引起caspase 的激活。
激活后，caspase能够与细胞自身蛋白酶底物结合并切割其蛋白质结构。
这些底物包括细胞骨架蛋白、DNA修复蛋白、转录因子、RNA聚合酶等，其切割会触发一系列生物学反应，并引起细胞死亡。
caspase是一类特定的蛋白酶，它是由某些发生细胞凋亡反应的信号分子调节激活的。
所以也叫做凋亡蛋白酶。
caspase是一个切割酶，它切断细胞内许多蛋白质。
caspase在AOI和细胞凋亡中对细胞的分解、消失起着重要的作用。
caspase的功能涉及到细胞凋亡、炎症反应、免疫应答等诸多生物学过程。
在正常的生理过程中，caspase是保持细胞稳态的重要因子，在异常情况下，如病原微生物的感染、肿瘤细胞的增殖等，caspase发挥着重要的防御作用。
研究表明，caspase的存在对于一些生物过程是必须的。
例如，在胚胎发育过程中，caspase能够帮助细胞完成正常的凋亡过程、促进组织的正确建立以及保证细胞数量的恰当分布。
再如，在神经系统中，caspase的作用能够帮助神经元在机体受损后产生凋亡、分泌出神经营养因子以及调节神经元突触可塑性，从而帮助机体适应外界环境变化。
总之，在生物体内，caspase不仅仅是细胞死亡的执行者，同时也是组织细胞生存与成长的关键过程。
总之，在细胞死亡机制中，caspase起着极其关键的作用，它作为细胞凋亡的关键调节元素和最具活性的蛋白酶，能够帮助维持细胞稳态、促进组织正常建立以及适应外界环境变化等人体重要过程。
caspase名词解释
caspase名词解释caspase是由宿主细胞系统产生的一类酶，它被广泛用于细胞凋亡的调控。
随着研究的深入，caspase的功能也变得越来越清晰。
首先，caspase是一类重要的半胱氨酸酶，它们主要存在于动物细胞中。
它们可以通过识别和切割细胞膜上的某些蛋白质来活化，从而实现细胞凋亡过程的自动化、控制和引导。
caspase蛋白最初由周恩来等研究人员发现，目前已经被发现的caspase有13种，包括caspase-1、caspase-3、caspase-4、caspase-8、caspase-9等。
此外，caspase在细胞凋亡过程中也起着重要的作用。
当细胞受到刺激，如特异性蛋白、应激、细胞伤害等，细胞内的信号传导会被激活，触发caspase的活化，开启细胞凋亡的程序。
当caspase活化后，他们会通过切割转录因子、细胞膜蛋白和胞质蛋白等大量基因产物，来调节细胞凋亡过程并使其有序进行。
caspase在许多器官系统中扮演着重要的角色，它不仅可以控制细胞正常繁殖，还可以促进细胞存活能力，保护细胞免受某些外界刺激。
在心脏、脑、肝脏等器官系统中，caspase蛋白可以通过调节细胞凋亡来参与调节这些器官的功能。
此外，caspase在免疫反应中也发挥着重要作用。
当宿主细胞被病原体感染时，caspase可以通过识别特定的特异性蛋白，来启动宿主细胞的凋亡，从而清除身体内的寄生虫或抗原，从而起到抗病毒的作用。
总之，caspase是一类重要的半胱氨酸酶，它们在宿主身体内发挥着重要而多样化的功能。
它们不仅可以参与调节细胞维持正常繁殖的过程，提高细胞的存活能力，而且还可以在宿主的免疫反应中发挥作用，在一定程度上保护宿主细胞免受外界的损伤。
因此，研究caspase的生物学功能是生物界当今研究的热点，也是至关重要的科研工作。
caspase信号通路讲解
Caspase蛋白酶在死亡受体介导的细胞凋亡中起着中心的作用
1. Fas与配体结合而活化后， 2. 引起YVAD和zVAD敏感 的ICE家族蛋白酶活化， 3. 活化DEVD敏感的蛋白酶。 其中caspase-8是这一凋 亡过程中首先被活化的 ICE家族蛋白酶。 4. Caspase-8活化后， ① 剪切活化caspase-3、 caspase-7、 caspase-4、 caspase-9和 caspase-10，通过 这些蛋白酶剪切底物 使凋亡得以进行； ② 活性被CrmA所抑制， 籍此可作为细胞凋亡 负调控因素作用的环 节。
Caspase家族蛋白酶的识别序列及作用底物
蛋白酶 caspase 1 caspase 4 caspase 5 mICH3 mICH4 caspase 2 caspase 9 caspase 3 caspase 6 caspase 7 caspase 8 caspase 10 caspase 11 CED-3 别名 ICE TX, ICH-2, ICErel-II ICErel-III, TY 序列 底物 YVAD pro-IL-1b , pro-caspase 3, pro-caspase 4 pro-caspase 1
Caspase-2：
细胞发生凋亡时，48kDa的caspase-2先被一种caspase-3样蛋白酶在Asp316 剪切成p33和p14，然后再缓慢地在Asp152和Asp330处剪切为p18和p12组成的 活性蛋白酶，后一过程要在2~3h后才能完成。caspase-2可能参与CTL细胞的杀 伤作用，但它并不能被颗粒酶B直接活化，必须被一种caspase-3样蛋白酶活化。
Caspase家族蛋白酶的结构特征
Caspase家族蛋白酶的同源性 Caspase-1亚族：
caspase信号通路
细胞外途径：
细胞死亡信号蛋白盘 绕粘附到它的同源细 胞表面接收器上，死 亡配体与其受体结合， 导致其死亡结构域相 互积聚，并与转接器 分子的死亡结构域相 互结合，使死亡受体 分子活化。导致细胞 内pro- caspase 局 部聚集，FADD与募 集的pro- caspase 8地DED（长原域中 包含的死亡效应域结 合形成信号复合物， 使pro- caspase -8 自我水解、活化，形 成活性caspase -8。 激活的caspase -8激 活下游caspase，引 起细胞凋亡。
2. 当信号分子是多肽时：只能与细胞膜上的蛋白质等受体结合，这些受体大都 是跨膜蛋白，通过构象变化，将信号从膜外域传到膜内域，然后再与下一级 别受体作用，通过磷酸化等修饰化激活下一级别通路。
接收
转导
效应
Caspase
信号通 路
细胞外途径
细胞内途径
细胞内途径：
由线粒体介导的内源 性凋亡通路是哺乳动 物细胞程序性死亡的 主要途径。 凋亡刺激-死亡促进因 子（DPF），包括细 胞色素C、凋亡诱导 因子（AIF）、促死 亡蛋白、 caspase酶 原的释放-dATP、 ATP存在下活化 caspase-细胞凋亡。
在正常的细胞内，每一种caspase都是以非活性状态存在的，这种非活 性的caspase称作酶原（zymogen），它是酶的非活性前体，其肽链 比有活性时长一些，将多出的部分切除，就转变成有活性的caspase。
Caspase家族
Caspase家族蛋白酶的识别序列及作用底物 Casቤተ መጻሕፍቲ ባይዱase家族蛋白酶的结构特征 Caspase家族蛋白酶的同源性 Caspase蛋白酶在细胞凋亡中的活化顺序 Caspase蛋白酶在死亡受体介导的细胞凋亡 中起着中心的作用 Caspase蛋白酶家族
caspase
caspase
caspase全称为含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶。
caspase是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白酶。
它们的活性位点均包含半胱氨酸残基，能够特异性的切割靶蛋白天冬氨酸残基上的肽键，故名。
caspase负责选择性地切割某些蛋白质，从而造成细胞凋亡。
caspase是一类蛋白酶家族，成员较多，在人类，已经鉴定了14种不同的caspase。
各种caspase都富含半胱氨酸，它们被激活后，能够在靶蛋白的特异天冬氨酸残基部位进行切割。
在正常的细胞内，每一种caspase都是以非活性状态存在的，这种非活性的caspase称作酶原（zymogen），它是酶的非活性前体，其肽链比有活性时长一些，将多出的部分切除，就转变成有活性的caspase。
有两类caspase，一类是起始者（initiators）,另一类是执行者（executioners）,起始caspase在外来蛋白信号的作用下被切割激活，激活的起始caspase对执行者caspase进行切割并使之激活，被激活的执行者caspase通过对caspase靶蛋白的水解，导致程序性细胞死亡。
caspase蛋白1
二、Caspase家族蛋白酶的结构与功能
人类的Caspase-1和Caspase-3的3D结构（NCBI）
其它Caspase蛋白酶
2
4
5
6
7
9
10
11
3
图 ： 蛋 白 酶 家 族 的 同 源 性
蛋白酶名称
caspase 1 caspase 2 caspase 3 caspase 4 caspase 5 caspase 6 caspase 7 caspase 8 caspase 9 caspase 10 caspase 11 caspase 12 caspase 13 caspase 14 caspase 15
三、Caspase家族蛋白酶的活化
细胞凋亡过程中Caspase级联效应
NH2
活化的
caspase X
大亚基
切割位点
COOH 未活化的 caspase酶原Y
切割活化
原结构域
小亚基
活化的 caspase Y
活化的caspaseX 较多活化的caspaseY 切割细胞质蛋白
大量活化的caspaseZ 切割细胞核蛋白
内源途径
内源性细胞凋亡途径始于线粒体,细胞色素c 从线粒体内释放是关键的一步。在细胞凋亡信 号的刺激下,细胞色素c从线粒体内释放到胞浆 内，胞浆内的细胞色素c在dATP存在下通过Cys 蛋白酶募集域的作用。与凋亡细胞蛋白酶激活 因子Apaf-1结合，募集并激活 Caspase-9，然 后激活下游的效应半胱氨酸蛋白酶,如Caspase2、3、6、7、8、9，启动Caspase的级联反应， 引起细胞凋亡。
CARD
Caspase-9酶原
凋亡复合体
执行Caspase与底物作用方式
《caspase蛋白》课件
研究Caspase蛋白与其他分子的相互作用， 有助于更全面地了解其在细胞内的功能。
探讨Caspase蛋白在临床诊断、治疗和预后 评估中的应用前景，为相关疾病的诊疗提 供新的思路和方法。
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命名
Caspase是半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶的简称，因为其活性位点包含半胱氨酸和天冬氨酸残基。
Caspase蛋白的结构和功能
结构
Caspase蛋白属于 cysteine protease 家族，具有一个或多个活性位点。
功能
Caspase蛋白在细胞凋亡过程中起关 键作用，通过切割特定的蛋白质引发 细胞死亡。
Caspase与肿瘤免疫
Caspase还参与肿瘤免疫应答，它们可以调 节免疫细胞的活性，影响抗肿瘤免疫反应。
Caspase蛋白与神经退行性疾病的关系
神经退行性疾病的病理机制
神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等，与Caspase蛋白的活性密切相关。
Caspase在神经退行性疾病中的作用
Caspase可以通过诱导神经元凋亡或自噬，加速神经元的死亡，参与神经退行性疾病的发 病过程。
详细描述
目前已经发现多种Caspase蛋白抑制剂，如Z-VAD-FMK、Ac-DMQD-CHO等，这些抑制剂可以通过与Caspase 蛋白结合，抑制其活性，从而阻止细胞凋亡的发生。其中，一些抑制剂已经在临床试验中显示出良好的疗效，为 治疗某些疾病提供了新的可能。
Caspase蛋白与药物研发的关系
总结词
03
Caspase蛋白与疾病的关 系
Caspase蛋白与癌症的关系
癌症发生机制
Caspase蛋白在癌症发生过程中起着关键作 用，它们参与细胞凋亡和自噬等过程，调节 肿瘤细胞的生长和死亡。
caspase家族蛋白酶的结构与功能
caspase家族蛋白酶的结构与功能按照结构同源性的大小，可以将caspase蛋白酶分为三个组，分别以caspase-1、caspase-2和caspase-3为代表。
其中最重要的是caspase-1、caspase-3 和caspase-8。
(一)caspase-1(ICE)1. ICE的结构与生物学作用ICE即IL-1b 转化酶(IL-1b converting enzyme)，是单核细胞合成的一种蛋白酶，可以将34kD的IL-1b 前体(pro-IL-1b )剪切为17kD的成熟IL-1b ，这种剪切对于IL-1b 活性的发挥是必须的。
不表达ICE的细胞系转化IL-1b 基因后可以产生pro-IL-1b ，但不能分泌有活性的成熟IL-1b ；ICE特异性抑制剂可以阻断金黄色葡萄球菌刺激引起的IL-1b 的分泌。
ICE 属于半胱氨酸蛋白酶，活性中心有高活性的巯基，对氧化剂很敏感，但对丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶或天冬氨酸蛋白酶的抑制剂不敏感。
(1)ICE活化时的剪切过程：ICE基因定位于11q13-23，编码的ICE前体(pro-ICE)全长404aa，约45kD，蛋白酶活性中心是位于283~287位置的Gln-Ala-Cys-Arg-Gly(QACRG)五肽序列，其中Cys285是发挥酶切活性的关键残基。
在活化过程中pro-ICE在4个位点Asp103~Ser104、Asp119~Asn120、Asp297~Ser298和Asp316~Ala317进行自我催化剪切形成两个片段P20和P10，P20和P10首先形成异源二聚体，然后两个P20/P10异源二聚体再通过P10小亚基多聚化形成同源二聚体，所以ICE的活性形式是(P20/P10)2。
pro-ICE活化过程中的剪切并不是在四个酶切位点同时进行的，最先被剪切的是第三个位点(Asp297~Ser298)，形成P35和P12两个片段，P35的酶切活性比pro-ICE要高，它既可以进一步在第三个酶切位点剪切其它pro-ICE，还可以剪切其它三个酶切位点，形成P20和P10两个片段，再由P20和P10形成四聚体。
caspase
ICE在细胞凋亡中的作用
普遍研究： ICE用ATP或过量内毒素刺激单核细胞，活 化ICE可增加IL-1b 的分泌来促进细胞凋亡。这种凋亡 可被牛痘病毒蛋白CrmA或细胞凋亡拮抗蛋白BCL-2所抑 制。 不同研究：稳定高表达IL-1b 的细胞系并不自发凋亡 ；在具有ICE活性的细胞中用YVAD抑制ICE活性后，细 胞凋亡过程也不受影响；凋亡的鸡细胞DU249的细胞提 取液不具有剪切pro-IL-1b 的能力，但凋亡的DU249细 胞提取液的另一种成分prICE可将不作为ICE底物的 PARP剪切成典型的凋亡片段。
3
caspase-1(ICE)
ICE的结构:ICE即IL-1b 转化酶，是单核细胞合成的
一种蛋白酶，可以将34kD的IL-1b 前体(pro-IL-1b ) 剪切为17kD的成熟IL-1b,其剪切的位点是一个四肽序 列。
生物学作用: 不表达ICE的细胞系转化IL-1b 基因后可
以产生pro-IL-1b ，但不能分泌有活性的成熟IL-1b ； ICE特异性抑制剂可以阻断金黄色葡萄球菌刺激引起的 IL-1b 的分泌。ICE属于Cys蛋白酶，活性中心有高活 性的巯基，对氧化剂很敏感，但对Ser蛋白酶、金属蛋 白酶或Asp蛋白酶的抑制剂不敏感。
活化的caspase能够特异地水解一套地物，从而导致细 胞凋亡，此过程为不可逆反应
正常情况下细胞内总存在有Caspase的抑制剂，以防止 caspase酶原偶然被激活而对正常细胞造成损伤。
四、Caspase家族与细胞凋亡的关系
与caspase有关的凋亡通路主要有两种。一种是死亡受体介 导的信号传导途径，另一种是线粒体依赖途径。 死亡受体介导的信号传导途径:最具代表性的死亡受体是 FADD(又名Fas或APO一11，是一种跨膜受体蛋白，既能与细胞外 的CD95抗体及CD95配基结合。又能与细胞内的接头蛋白FADD结 合，FADD的C端含有死亡域DD, N端含有死亡效应域DED。同时 CD95及caspase-8分别含有DD及DED， 当死亡诱导信号CD95抗体 或 CD95配基作用于CD95后，CD95的构象发生改变，通过其DD与 FADD的DD结合, FADD又通过DED与procaspase-8的DED结合．共 同形成死亡诱导信号复合物DISC，DISC形成后，可诱导 pmcaspase-8自身激活，产生活性的caspase-8a/b，活化的 caspase-8则进一步激活下游的caspase-3, caspase-3激活后作 用于特定的凋亡底物，引起细胞凋亡 。
Caspase酶活性检测的各种应用类型
Caspase酶活性检测的各种应用类型
Caspase活性
Caspase(cysteinyl-aspartic acid proteases)是一个家族的蛋白酶,其会破坏一些重要的胞内蛋白从而引发凋亡的发生。
多种因素会激活Caspase活性,一旦一个Caspase酶被激发,其会激活一系列其他的Caspase酶。
在调亡的早期及晚期,都会有Caspase的表达。
基于活细胞Caspase酶活性检测
Cell Meter™Caspases酶活性测定试剂盒提供了一种强大而便捷的方法来测量活细胞中的Caspases酶活性。
这些测定法利用含有识别位点的可渗透细胞的底物来测量Caspases 3和7，Caspases 8或Caspases 9的活性，以及可以同时测量四种Caspases的多重检测试剂盒。
Caspases酶活性测定试剂盒检测原理
Caspases识别序列的结合抑制了荧光团或生色团产生可量化信号的能力。
在适当的活化的Caspases酶的存在下，将荧光团或发色团从识别序列上切割下来，并自由地产生指示凋亡的明亮的荧光或颜色信号。
该测定对于其各自的活化的胱天蛋白酶高度特异性的。
检测过程无需清洗的步骤，Cell Meter™半胱天冬酶活性测定试剂盒可轻松应用于高通量筛选。
用于测定活细胞种Caspases 3、7、8和9活性的试剂盒
用于测定溶液样本的Caspases 3/7活性的试剂盒
用于测定Caspase 1、2、3 / 7、6、8、9、10或13活性的结合检测试剂盒
用于测量细胞凋亡的胱天蛋白酶和磷脂酰丝氨酸检测试剂盒：
文章来源：艾美捷科技。
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Caspase生化特性
caspase家族属于半胱氨酸蛋白酶，一般在细胞内以无活性酶形式存在；当其作用于特异性底物，产生异二聚体，同时发出光子。
Caspase检测凋亡的原理
通过检测细胞内caspase酶活性了解细胞的凋亡功能。
试剂渗透进入细胞后，使细胞内caspase 酶释放，作用于其特异性底物，产生发光体或荧光，发光酶（荧光酶）作用于发光体，产生光。
发光度与细胞内caspase酶活性成正比。
Caspase酶活性反映了细胞内凋亡途径激活情况，即细胞的凋亡能力。
如何做对照组？
阴性对照：caspase抑制剂和培养基；或者只加完全培养基。
试剂盒没有caspase抑制剂？
不必要。
Caspase试剂盒组成：caspase3/7特异性底物；含发光酶，细胞溶解液的缓冲液。
Caspase试剂盒分类：caspase3/7,caspase8,caspase9.(后两个是内源性凋亡途径参与物）
试剂盒的选择：
一般细胞凋亡检测选用caspase3/7试剂盒，如果用于分析凋亡上游启动子，根据对凋亡途径（内源性/外源性）的兴趣，选择caspase8/caspase9试剂盒即可。
Caspase3/7介绍
Caspase3/7是一种发光分析法，可用于检测粘附细胞或悬浮生长细胞内caspase3/7的酶活性。
试剂盒中包含了发光前体caspase3/7的Z-DEVD-aminoluciferin 冻干底物，DEVD为抑制剂，保证了试剂盒的特异性。
底物被切割后产生发光体，发光体作为发光酶的底物与之反应后，发出光。
Caspase3/7试剂已经对caspase酶活力，发光酶活力以及细胞溶解做了优化。
将试剂以混合物形式加入样本，导致细胞溶解，底物的切割和产生流性光信号。
可用于研究细胞凋亡和凋亡抑制。
实验大概需用2小时一轮。
检测波长？？？
一般检测发光体没有内置的波长选择功能，都采用全部可见光检测。
原因有二：1.不需用滤光；2.滤光后敏感度降低。
内源性凋亡途径：
病毒，紫外线或线粒体胞膜破坏，细胞色素C释放至胞液等因素导致内源性凋亡途径激活，从而产生含有caspase-9前体的凋亡小体复合物，复合物导致caspase-9活化，接着caspase-9使下游介导凋亡的死亡效应caspase酶活化，包括caspase3,caspase6,caspase7。
The
Caspase-Glo® 9 Assay 试剂盒就检测细胞内产生的内源性caspase9。
外源性凋亡途径：
受体介导或者死亡受体超家族的肿瘤坏死因子交叉反应，产生死亡诱导信号复合物（DISC），其中包含具有自我催化能力的caspase-8蛋白酶，caspase-8进一步作用后，活化下游死亡效应caspase酶，包括caspase3,caspase6,caspase7。
导致结构片段降解或者修复酶。
The Caspase-Glo® 8 Assay试剂盒用于检测活化的caspase-8。
摸索：
处理后分析的最佳时间点；
目前关键是：检测光的仪器。