Caspase-9

Каспаза-9 - это фермент, у человека кодируется геном CASP9 . Это инициатор каспазы, имеющий решающее значение для пути апоптоза, обнаруженного во многих тканях. Гомологи каспазы-9 были идентифицированы у всех млекопитающих, для которых они известны, например, Mus musculus и Pan troglodytes.

. Каспаза-9 принадлежит к семейству каспаз, цистеин-аспарагиновых. протеазы, участвующие в апоптозе и передаче сигналов цитокинов. Сигналы апоптоза вызывают высвобождение цитохрома с из митохондрий и активацию apaf-1 (апоптосомы ), которая затем расщепляет профермент каспазы-9 в активную димерную форму. Регулирование этого фермента происходит посредством фосфорилирования с помощью аллостерического ингибитора, ингибирования димеризации и индукции конформационного изменения.

Для апоптоза требуется правильная функция каспазы-9, приводящая к нормальное развитие центральной нервной системы. Без правильного функционирования может произойти аномальное развитие тканей, что приведет к нарушению функции, заболеваниям и преждевременной смерти. Определенные заболевания, связанные с каспазой-9, лечатся терапией, направленной на этот фермент.

Различные изоформы белка каспазы-9 образуются благодаря альтернативному сплайсингу.

• 1 Структура
• 2 Локализация
  • 2.1 Экспрессия белка
• 3 Механизм
  • 3.1 Процессинг
  • 3.2 Активация
  • 3.3 Каталитическая активность
• 4 Регуляция
• 5 Дефицит и мутации
• 6 Клиническая значимость
  • 6.1 iCasp9
• 7 Альтернативные транскрипты
  • 7.1 Caspase-9α (9L)
  • 7.2 Caspase-9β (9S)
  • 7.3 Caspase-9γ
  • 7.4 Изоформа 4
• 8 Взаимодействия
• 9 См. также
• 10 Ссылки
• 11 Дополнительная литература
• 12 Внешние ссылки

Подобно другим каспазам, каспаза-9 имеет три домена: N-концевой продомен, большая субъединица, и небольшая субъединица. N-концевой про-домен также называется длинным про-доменом, и он содержит домен активации каспазы (CARD ) мотив. Продомен связан с каталитическим доменом линкерной петлей.

Мономер каспазы-9 состоит из одной большой и одной малой субъединиц, причем обе содержат каталитический домен. В отличие от обычно консервативного мотива активного сайта QACRG в других каспазах, каспаза-9 имеет мотив QACGG.

При димеризации каспаза-9 имеет две различные конформации активного сайта в каждом димере. Один сайт очень похож на каталитический сайт других каспаз, тогда как второй не имеет «петли активации», нарушающей каталитический аппарат в этом конкретном активном сайте. Поверхностные петли вокруг активного сайта короткие, что приводит к широкой субстратной специфичности, поскольку субстрат-связывающая щель более открыта. В активном сайте каспазы-9 для проявления каталитической активности должны быть определенные аминокислоты в правильном положении. Аминокислота Asp в положении P1 важна, с предпочтением аминокислоты His в положении P2.

Внутри клетки у человека каспаза-9 обнаруживается в митохондриях, цитозоле, и ядро.

Экспрессия белка

Каспаза-9 у человека экспрессируется в тканях плода и взрослого человека. Тканевая экспрессия каспазы-9 повсеместна с наибольшей экспрессией в головном мозге и сердце, особенно на стадии развития взрослого человека в клетках сердечной мышцы. Печень, поджелудочная железа и скелетные мышцы экспрессируют этот фермент на умеренном уровне, а все другие ткани экспрессируют каспазу-9 на низких уровнях.

Активная каспаза-9 работает как инициирующая каспаза путем отщепления, таким образом активируя каспазы нижестоящих исполнителей, инициируя апоптоз. После активации каспаза-9 продолжает расщеплять каспазы-3, -6 и -7, инициируя каскад каспаз, поскольку они расщепляют несколько других клеточных мишеней.

Когда каспаза-9 неактивна, она существует в цитозоль в виде зимогена в его мономерной форме. Затем он набирается и активируется CARD в apaf-1, распознавая CARD в каспазе-9.

Обработка

Прежде чем может произойти активация, каспаза-9 должна быть обработана. Первоначально каспаза-9 производится как неактивный одноцепочечный зимоген. Процессинг происходит, когда апоптосома связывается с прокаспазой-9, поскольку апаф-1 помогает в автопротеолитическом процессинге зимогена. Процессированная каспаза-9 остается связанной с апоптосомным комплексом, образуя холофермент.

Активация

Активация происходит, когда каспаза-9 димеризуется, и это может происходить двумя разными способами:

1. Каспаза-9 автоматически активируется, когда она связывается с apaf-1 (апоптосомой ), поскольку apaf-1 олигомеризует молекулы-предшественники прокаспазы-9.
2. Ранее активированные каспазы может расщеплять каспазу-9, вызывая ее димеризацию.

Каталитическая активность

Каспаза-9 имеет предпочтительную последовательность расщепления Leu-Gly-His-Asp- (разрезать) -X.

Отрицательная регуляция каспазы-9 происходит посредством фосфорилирования. Это осуществляется серин-треониновой киназой, Akt, на серине-196, которая ингибирует активацию и протеазную активность каспазы-9, подавляя каспазу-9 и дальнейшую активацию апоптоза. Akt действует как аллостерический ингибитор каспазы-9, потому что сайт фосфорилирования серина-196 находится далеко от каталитического сайта. Ингибитор влияет на димеризацию каспазы-9 и вызывает конформационные изменения, которые влияют на субстрат-связывающую щель каспазы-9.

Akt может действовать как на процессированную, так и на необработанную каспазу-9 in vitro, где фосфорилирование на процессированная каспаза-9 происходит на большой субъединице.

Дефицит каспазы-9 в значительной степени влияет на мозг и его развитие. Последствия наличия мутации или дефицита этой каспазы по сравнению с другими являются пагубными. Инициирующая роль каспазы-9 в апоптозе является причиной серьезных эффектов, наблюдаемых у пациентов с атипичной каспазой-9.

Мыши с недостаточным содержанием каспазы-9 имеют основной фенотип пораженного или аномального мозга. Большой мозг из-за уменьшения апоптоза, что приводит к увеличению количества дополнительных нейронов, является примером фенотипа, наблюдаемого у мышей с дефицитом каспазы-9. Те гомозиготные по отсутствию каспазы-9 умирают перинатально в результате аномально развитого головного мозга.

. У людей экспрессия каспазы-9 варьируется от ткани к ткани, и разные уровни имеют физиологический роль. Низкое количество каспазы-9 приводит к раку и нейродегенеративным заболеваниям, таким как болезнь Альцгеймера. Дальнейшие изменения на уровнях однонуклеотидного полиморфизма (SNP) и на уровнях целого гена каспазы-9 могут вызвать мутации зародышевой линии, связанные с неходжкинской лимфомой. Определенные полиморфизмы в промоторе каспазы-9 увеличивают скорость экспрессии каспазы-9, и это может увеличить риск рака легких.

Эффекты аномальных уровней или функции каспазы-9 влияют на клинический мир. Воздействие каспазы-9 на мозг может привести к будущей работе по ингибированию с помощью таргетной терапии, особенно с заболеваниями, связанными с мозгом, поскольку этот фермент может принимать участие в путях развития нейрональных расстройств.

Введение каспазы также могут иметь медицинские преимущества. В контексте болезни "трансплантат против хозяина" каспаза-9 может быть введена как индуцибельный переключатель. В присутствии небольшой молекулы он димеризует и запускает апоптоз, устраняя лимфоциты.

iCasp9

iCasp9 (индуцибельная каспаза-9) - это тип системы контроля для рецептора химерного антигена. Т-клетки (CAR Т-клетки). CAR Т-клетки представляют собой генетически модифицированные Т-клетки, которые проявляют цитотоксичность по отношению к опухолевым клеткам. Доказательства показывают, что CAR Т-клетки эффективны при лечении злокачественных опухолей В-клеток. Однако, поскольку CAR-Т-клетки вызывают токсичность, контроль пользователя над клетками и их мишенями имеет решающее значение. Один из различных способов контроля над CAR T-клетками - это синтетические системы, контролируемые лекарствами. iCasp9 был создан путем модификации каспазы-9 и слияния ее со связывающим белком FK506. iCasp9 может быть добавлен к CAR T-клеткам в качестве индуцибельного суицидного гена.

Если терапия CAR T-клетками приводит к серьезным побочным эффектам, iCasp9 можно использовать для прекращения лечения. Введение низкомолекулярного лекарства, такого как рапамицин, заставляет лекарство связываться с доменом FK506. Это, в свою очередь, индуцирует экспрессию каспазы-9, которая запускает клеточную гибель CAR T-клеток.

Через альтернативный сплайсинг, четыре разных каспазы- Выпускается 9 вариантов.

Каспаза-9α (9L)

Этот вариант используется в качестве контрольной последовательности, и он обладает полной активностью цистеинпротеазы.

Каспаза-9β (9S)

Изоформа 2 не включает экзоны 3, 4, 5 и 6; отсутствуют аминокислоты 140-289. У каспазы-9S нет центрального каталитического домена, поэтому она действует как ингибитор каспазы-9α, присоединяясь к апоптосоме, подавляя каскад ферментов каспазы и апоптоз. Каспаза-9β упоминается как эндогенная доминантно-отрицательная изоформа.

Caspase-9γ

В этом варианте отсутствуют аминокислоты 155-416, а для аминокислот 152-154 последовательность AYI изменена на TVL.

Изоформа 4

По сравнению с эталонной последовательностью, в ней отсутствуют аминокислоты 1-83.

Было показано, что каспаза-9 взаимодействует с:

• APAF1
• BIRC2,
• Бакуловирусный белок 3, содержащий повтор IAP,
• каспаза 8,
• NLRP1 и
• XIAP.

• Карта протеолиза
• Каспаза
• Каспаза-3
• Апоптосома
• Апаф-1

• Онлайн-база данных MEROPS для пептидаз и их ингибиторов: C14.010

Обратная связь: support@alphapedia.ru

Соглашение

О проекте