Caspase家族簡介：

Caspase家族是一組存在于細胞質中的蛋白酶,，它們在程序性細胞死亡（如細胞凋亡）和炎癥過程中扮演重要角色,。Caspase是“含半胱氨酸的天冬氨酸特異性蛋白酶”（Cysteine-dependent Aspartate-directed proteASEs）的縮寫，其活性位點含有半胱氨酸,，并能特異性地切割靶蛋白天冬氨酸殘基后的肽鍵,。

Caspase家族

Caspase家族成員：

Caspases根據其功能可以分為炎癥caspase和凋亡caspase：

炎癥caspase：包括Caspase-1、-4,、-5和-11,，這些酶主要參與炎癥反應中白介素前體的活化,，而不是直接參與細胞凋亡信號的轉導；

凋亡caspase：主要參與細胞凋亡,，又可以分為起始caspase,如caspase-2,、-8、-9,、-10,，負責對效應caspase的前體進行切割，產生有效應作用的caspase,。

效應caspases：caspase-3,、-6、-7,，負責切割細胞核內,、細胞質中結構蛋白和調節(jié)蛋白，使其失活或者活化,。

凋亡相關caspase的特點：

激活機制

自我剪切激活：許多caspase以非活性的前體形式存在,，需要特定的刺激或與其他分子相互作用進行自我剪切才能激活。例如,，caspase-8和caspase-9在與特定的適配器蛋白結合形成復合物時被激活,。

級聯(lián)反應：一旦起始caspase被激活，它會進一步激活更多的效應caspase,，形成一個放大信號的級聯(lián)反應,。這種機制確保了細胞凋亡是一個不可逆的過程。

底物特異性

Caspase對底物具有高度特異性,，通常識別四肽序列中的天冬氨酸殘基,，并在此位置進行切割。不同的caspase偏好不同的切割位點,，這決定了它們的具體功能,。效應caspase能夠切割多種細胞內蛋白，如核纖層蛋白,、聚ADP核糖聚合酶(PARP)等,，導致細胞骨架破壞、DNA片段化以及細胞膜改變等特征性變化,。

結構特點

所有caspase都包含一個大的催化亞基和一個小的調節(jié)亞基,，這兩個亞基共同構成異二聚體。每個亞基又由多個功能域組成,，如CARD(Caspase Recruitment Domain),、DD(Death Domain)等，這些結構域參與了caspase的激活及其與其它蛋白質的相互作用,。

調控機制

在正常情況下,，caspase以前體形式存在于細胞中，受到嚴格調控,。只有當細胞接收到特定的死亡信號時,，才會解除抑制，允許caspase激活,。一些抑制劑如IAPs(Inhibitor of Apoptosis Proteins)可以通過直接結合caspase來阻止其活性,，從而抑制細胞凋亡。

Caspase的活化

Caspase的激活過程可以分為同源活化(Homotypic activation)和異源活化(Heterotypic activation),，這兩種機制在細胞凋亡過程中起著至關重要的作用,。下面詳細解釋這兩種激活方式及其特點。

Caspase的活化

1,、同源活化(Homotypic activation)

同源活化指的是caspase分子通過相互作用形成二聚體或多聚體,，從而實現(xiàn)自我剪切和激活的過程。這一過程通常涉及caspase前體(procaspase)之間的相互作用,。在同源活化中,，未活化的procaspase通過其特定結構域（如CARD或DD）與另一個procaspase相互作用，形成同源二聚體或多聚體復合物,。這種聚合狀態(tài)改變了procaspase的構象,，使其能夠進行自我剪切，去除抑制性區(qū)域,，暴露出活性位點,，最終形成具有催化活性的成熟caspase。

如Caspase-9：在線粒體途徑中,，細胞色素c從線粒體釋放到細胞質后,，與Apaf-1結合形成凋亡小體(apoptosome)。這個復合體募集多個procaspase-9分子,，促使它們發(fā)生同源活化,；

Caspase-8：在外源性途徑中，當死亡受體與其配體結合并招募接頭蛋白形成DISC（死亡誘導信號復合物）時,，procaspase-8在DISC內通過相互作用發(fā)生同源活化,。

2、異源活化(Heterotypic activation)

異源活化則是指不同類型的蛋白質或caspase家族成員之間通過相互作用促進彼此的激活,。這類激活通常需要其他輔助因子或適配器蛋白的參與,。在異源活化中，一個procaspase與其他非caspase蛋白質相互作用,，這些蛋白質可能作為激活劑或支架幫助procaspase定位和構象改變,。例如，某些適配器蛋白可以通過提供特定的結合界面,，促進procaspase的聚集和構象變化,，從而促進其自我剪切和激活,。

如Caspase-3和Caspase-7：雖然它們主要作為效應caspase直接由起始caspase激活，但有時也需要特定的支架蛋白或其他調控分子的幫助來完成wan全激活,；

Bid蛋白：在內源性途徑中,，caspase-8不僅可以直接激活下游的效應caspase，還可以切割Bid蛋白生成tBid,，后者遷移到線粒體上,，進一步放大凋亡信號，間接促進了其他caspase的激活,。

同源活化依賴于procaspase間的直接相互作用,，形成同源二聚體或多聚體以促進自我剪切和激活，常見于起始caspase如caspase-8和caspase-9的激活過程中,。異源活化則涉及不同蛋白質之間的相互作用,，其中一些蛋白質作為激活劑或支架幫助procaspase定位、聚集及構象改變,，常見于復雜多步的細胞凋亡信號傳導路徑中,。

Caspase介導的細胞凋亡途徑

細胞凋亡途徑

Caspase介導的細胞凋亡途徑是細胞程序性死亡的一種重要機制，主要分為兩大類：外源性（死亡受體）途徑和內源性（線粒體）途徑,。這些途徑通過激活一系列caspase蛋白酶來執(zhí)行細胞凋亡過程,。

1、外源性（死亡受體）途徑

啟動：當特定的配體如Fas配體或腫瘤壞死因子(TNF)結合到細胞表面的相應受體上時,，該途徑被激活,。這些受體屬于TNF受體家族成員。

信號傳導：配體與受體結合后,，會募集接頭蛋白,，并在細胞膜附近形成一個稱為死亡誘導信號復合物(DISC)的大分子復合物。這一過程導致起始caspase-8的自我剪切和激活,。

執(zhí)行階段：活化的caspase-8可以直接切割并激活效應caspases如caspase-3,、-6、-7,，直接觸發(fā)凋亡程序,；或者通過裂解促凋亡蛋白Bid間接激活線粒體途徑，進一步放大凋亡信號,。

2,、內源性（線粒體）途徑

觸發(fā)因素：多種細胞內部刺激，包括但不限于DNA損傷,、氧化應激,、缺氧、細胞周期阻滯等，都可能激活這一途徑,。

Bcl-2家族調控：在此過程中,，Bcl-2家族中的蛋白質扮演關鍵角色?？沟蛲龀蓡T（如Bcl-2,、Bcl-xL）抑制細胞凋亡,，而促凋亡成員（如Bax,、Bak）促進細胞凋亡。當促凋亡信號占優(yōu)勢時,，Bax/Bak會在細胞膜上形成孔道,，導致線粒體膜通透性增加。

細胞色素c釋放：隨著線粒體膜通透性的增加,，細胞色素c從線粒體內釋放到細胞質中,，與其他蛋白一起組成凋亡小體(apoptosome)，激活caspase-9,。

執(zhí)行階段：激活后的caspase-9隨后激活下游的效應caspases如caspase-3,、-6、-7,，它們對特定底物進行切割,，導致細胞結構的變化，最終導致細胞凋亡的發(fā)生,。

這兩個途徑雖然有不同的觸發(fā)機制,，但最終都是通過激活一系列caspase來執(zhí)行細胞凋亡。此外,，值得注意的是,，在某些情況下，這兩個途徑并不是wan全獨立的,，而是可以相互作用,、交叉調節(jié)，以確保細胞凋亡過程能夠準確無誤地進行,。例如,，外源性途徑可以通過激活Bid蛋白間接影響內源性途徑。同樣,，內源性途徑也可以影響外源性途徑的效率和效果,。這種復雜的交互網絡確保了細胞凋亡作為一種精確調控的生命現(xiàn)象得以實現(xiàn)。

Caspase的檢測方法

Caspase的檢測方式有：流式 ,、WB ,、IF 、IHC 、ELISA等,，如：

abs132005  Rabbit anti-Cleaved-caspase3 Polyclonal Antibody

利用裂解半胱天冬酶3(Asp175) ,，p17Ab對不同樣品的提取物進行蛋白質印跡分析。泳道1： 大鼠肝臟,，抗原特異性肽封閉,。第二道：老鼠肝臟。第三道：大鼠脾臟

abs132005  Rabbit anti-Cleaved-caspase3 Polyclonal Antibody

IF/ICC法染色Hela細胞,，樣品用PFA固定,，在0.1%Triton X-100中透化，然后在25°C下在10%血清中封閉45min,。然后將樣品與初級抗體(1:200)和小鼠抗β微管蛋白抗體(1:200)在37°C溫育1h,。使用 AlexaFluor594綴合的山羊抗兔IgG(H+L)Ab(Red)和AlexaFluor488綴合的山羊抗小鼠IgG(H+L)Ab(Green)作為次級抗體。核反染色是DAPI（藍色）,。

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