Caspase-3

A caspase-3UniProt caspase-3 é unha proteína caspase que interacciona coa caspase-8 e a caspase-9. Está codificada no xene CASP3 do cromosoma 4 humano. OMIM CASP3 Identificáronse ortólogos de CASP3  en numerosos mamíferos dos cales se dispón de datos do xenoma completo. Ortólogos únicos están tamén presentes en aves, lagartos, lisanfibios e peixes teleósteos.

A proteína CASP3 é un membro da familia da cisteína-ácido aspártico protease (caspase). A activación secuencial das caspases xoga un papel central na fase de execución da apoptose celular. As caspases existen en forma de proencimas inactivos que deben sufrir un procesamento proteolítico en residuos de ácido aspártico conservados para producir dúas subunidades, grande e pequena, que se dimerizan pra formar o encima activo. Esta proteína corta e activa as caspases-6 e 7; e a propia proteína é procesada e activada polas caspases-8, 9 e 10. É a caspase predominante implicada na clivaxe da proteína precursora do amiloide beta 4A, que está asociada coa morte neuronal na enfermidade de Alzheimer. O empalme alternativo dos produtos deste xene dá lugar a dúas variantes de transcrición que codifican a mesma proteína.

miniatura|150px|Vía de sinalizción do TNF-R1. As liñas descontinuas representan múltiples pasos.miniatura|150px|Vías que levan á activación da caspase-3.

A caspase-3 ten moitas das características comúns de todas as caspases actualmente coñecidas. Por exemplo, o seu sitio activo contén un residuo de cisteína (Cys-163) e outro de histidina (His-121) que estabilizan o corte do enlace peptídico dunha secuencia de proteínas no lado carboxi-terminal dun ácido aspártico cando forma parte dunha determinada secuencia de catro aminoácidos. Esta especificidade permite que as caspases sexan incriblemente selectivas, cunha preferencia 20.000 veces maior polo ácido aspártico que sobre o ácido glutámico. Unha característica clave das caspases na célula é que están presentes como cimóxenos, denominados procaspases, que son inactivos ata que un cambio bioquímico causa a súa activación. Cada procaspase ten unha subunidade grande N-terminal duns 20 kDa xunto cunha subunidade máis pequena duns 10 kDa, chamadas p20 e p10, respectivamente.

 Especificidade de substrato 
En circunstancias normais, as caspases recoñecen secuencias tetrapéptidas nos seus substratos e hidrolizan enlaces peptídicos que están despois de residuos de ácido aspártico. A caspase-3 e a 7 teñen a mesma especificidade de substrato para recoñecer o motivo tetrapéptido Asp-x-x-Asp. O Asp C-terminal é absolutamente necesario, pero poden tolerarse as variacións nas outras tres posicións. A especificidade de substrato das caspases foi amplamente usada no deseño de fármacos e de inhibidores baseados en caspases.

 Estrutura 
A caspase-3, en concreto, (tamén coñecida como CPP32/Yama/apopaína) fórmase a partir dun cimóxeno de 32 kDa que é cortado en subunidades de 17 kDa e 12 kDa. Cando a procaspase é clivada nun residuo determinado, o heterotetrámero activo pode despois ser formadas por interaccións hidrófobas, causando que catro follas beta antiparalelas da p17 e dúas da p12 quedan xuntas para formaren un heterodímero, que á súa vez interacciona con outros heterodímeros para formar a estrutura en folla beta de 12 febras completa rodeada por hélices alfa que é exclusiva das caspases. Cando os heterodímeros se aliñan entre si cabeza con cola, un sitio activo posiciónase en cada extremo da molécula formado por residuos de ambas subunidades participantes, aínda que os residuos necesarios Cys-163 e His-121 se atopan na subunidade p17 (a máis grande).

miniatura|As subunidades p12 (rosa) e p17 (azul clara) da caspase-3 con estruturas en folla beta de cada unha delas en vermello e azul, respectivamente; imaxe xerada en PyMOL a partir de 1rhm.pdb

 Mecanismo 

O sitio catalítico da caspase-3 comprende o grupo tiol da Cys-163 e o anel imidazol da His-121.  A His-121 estabiliza o grupo carbonilo do residuo de aspartato clave, mentres que a Cys-163 ataca e finalmente corta o enlace peptídico. A Cys-163 e a Gly-238 tamén funcionan estabilizando o estado de transición tetraédrico do complexo encima substrato por medio de enlaces de hidróxeno. In vitro, a caspase-3 prefire a secuencia peptídica DEVDG (Asp-Glu-Val-Asp-Gly) e a clivaxe ocorre no lado carboxi do segundo residuo do ácido aspártico (entre D e G). A caspase-3 é activa nun amplo intervalo de pH que é lixeiramente máis alto (máis básico) que en moitas das outras caspases executoras. Este amplo intervalo indica que a caspase-3 estará totalmente activa en condicións normais e apoptóticas.

miniatura|A Cys-285 (amarela) e a His-237 (verde e azul escuro) no sitio activo da caspase-3, coa subunidade p12 en rosa e a p17 en azul claro; imaxe xerada con PyMOL a partir de 1rhr.pdb

 Activación 
A caspase-3 é activada na célula apoptótica tanto por vías extrínsecas (ligando de morte) coma intrínsecas (mitocondriais). A característica do cimóxeno da caspase-3 é necesaria porque se está regulada á alza, a actividade da caspase mataría as células indiscriminadamente. Como caspase executora, o cimóxeno da caspase-3 non ten virtualmente actividade ata que é clivada por unha caspase iniciadora despois de que se produciron eventos de sinalización apoptóticos. Un deses eventos de sinalización é a introdución da grancima B, que pode activar caspases iniciadoras, en células destinadas á apoptose por células T asasinas. Esta activación extrínseca desencadea despois a fervenza distintiva das caspases característica da vía apoptótica, na cal a caspase-3 xoga un papel dominante. Na activación intrínseca o citocromo c das mitocondrias funciona en combinación coa caspase-9, o factor activador da apoptose 1 (Apaf-1) e o ATP para procesar a procaspase-3. Estas moléculas son suficientes pra activar a caspase-3 in vitro, pero son necesarias outras proteínas reguladoras in vivo.
O extracto de mangostán (Garcinia mangostana) inhibe a activación da caspase-3 en células neuronais tratadas con beta-amiloide.

 Inhibición 
Un medio para inhibir a caspase é pola familia proteica do IAP (inhibidor da apoptose), que inclúe c-IAP1, c-IAP2, XIAP e ML-IAP. A XIAP únese e inhibe a caspase-9 iniciadora, que está directamente implicada na activación da caspase-3 executora. Porén, durante a fervenza da caspase, a caspase-3 funciona inhibindo a actividade da XIAP clivando a caspase-9 nun sitio específico, impedindo que poida unirse para inhibir a actividade da caspase-9.

 Interaccións 
A caspase-3 presenta interaccións con:

 CASP8
 NMT2
 CFLAR
 DCC
 GroEL
 HCLS1
 Survivina
 TRAF3
 XIAP
 NFE2L2

 Función biolóxica 
A caspase-3 é necesaria para o desenvolvemento normal do cerebro así como para o seu papel típico na apoptose, onde é responsable da condensación da cromatina e  fragmentación do ADN. Ter elevados niveis dun fragmento de caspase-3, o p17, no torrente sanguíneo é un signo dun infarto de miocardio recente. Agora sábese que a caspase-3 pode exercer un papel na diferenciación de células nais hematopoéticas e embrionarias.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Caspase
 PAC-1

 Bibliografía 







 Ligazóns externas 

 The MEROPS online database for peptidases and their inhibitors: C14.003  
 Apoptosis & Caspase 3 – The Proteolysis Map, animación

Categoría:Hidrolases