Structura caspazelor
Prima structura a unei caspaze a fost determinata la caspaza 1 în 1994.În prezent se cunosc caracteristicile structurale ale caspazelor 2 (2003), 3 (1997), 7 (2000), 8 (1999) si 9 (2001).
Toate caspazele au un numar de caracteristici comune.Acestea i 252n1320c nclud cele trei resturi catalitice formate din situsul activ Cys285, componenta a secventei pentapeptidice QACXG, His237 si carbonilul restului 177.O caracteristica marcanta a familiei caspazelor o constitue specificitatea de clivare a substratului dupa un rest de acid aspartic. Aceasta particularitate este unica printre proteazele prezente la mamifere cu exceptia granzimei B.
O caspaza de initiere contine invariabil un prodomeniu N-terminal format din peste 90 amino acizi, fiind foarte important pentru functia sa în timp ce o caspaza efectoare contine doar 20-30 resturi de amino acizi în prodomeniul sau.
Toate caspazele sunt sintetizate în celule sub forma de zimogene inactive din punct de vedere catalitic si trebuiesc activate în timpul apoptozei.
În majoritatea cazurilor caspaza functionala este un homodimer, fiecare monomer fiind alcatuit dintr-o subunitate mare (de aproximativ 20 kD) si o subunitate mica ( de aproximativ 10 kD).
Situsul activ al enzimei este format de 5 bucle notate L1, L2, L3, L4 si L5.Primele 4 bucle provin de la un monomer iar a 5-a de la celalalt monomer adiacent.L1 si L4 constitue cele doua laturi ale unui canal sau sant în care se leaga substratul.Bucla L3 este situata la baza santului.Bucla L2, care adaposteste cisteina catalitica este pozitionata la unul din capetele santului.
Aceste 4 bucle determina secventa specifica a substratului.Un lucru important este ca conformatia situsului activ este stabilizata de bucla L2' de la monomerul adiacent care interactioneaza cu bucla L2 si L4 formând asa numitul ghem de bucle.
Toate caspazele sunt sintetizate ca zimogene inactive care contin un prodomeniu urmat de o subunitate mare si o subunitate mica.Procesul de activare a unui zimogen precursor consta într-o serie de clivaje care separa mai întâi cele doua subunitati urmata apoi de indepartarea prodomeniului.
O caspaza activa este un homodimer la care fiecare monomer alcatuit dintr-o subunitate mare si o subunitate mica.sase catene β antiparalele ale fiecarui monomer formeaza o structura β pliata continua din 12 catene în enzima activa cu câte un centru activ separat format de catre fiecare monomer si localizat simetric pe partea opusa a enzimei.Aceasta topologie este diferita în cazul caspazei 9 care prezinta un singur centru activ.
Fig. 15. Structura unei caspaze (Nieng Yan et al. 2005)
Mecanismul de clivare al caspazelor se bazeaza pe triada catalitica compusa din Cys285, His237 si carbonilul restului 177.La cataliza mai contribuie si o scobitura oxianionica constituita din Gly238 si Cys285.
Întregul centru activ al caspazelor este format din buclele flexibile L1-L4.Bucla L1 si o portiune din bucla L2 care contine restul de cisteina catalitic fac parte din subunitatea mare iar L3 si L4 provin din subunitatea mica.Activarea caspazei are loc la nivelul buclei L2 prin clivarea capatului C-terminal al subunitatii mari si a capatului N-terminal al subunitatii mici.Marimea si topologia buclelor L1 si L3 sunt foarte constante în rândul caspazelor pe când buclele L2 si L4 prezinta o foarte mare varietate.Studiile recente au aratat ca diferentele structurale majore între diferitele tipuri de caspaze sunt localizate la nivelul situsurilor active pe când restul moleculei este aproape neschimbat.S-a constat ca caspazele efectoare 3, 6 si 7 mai prezinta înca o bucla formata din 9 resturi de amino acizi inserate dupa restul 381 si care are rolul de a bloca intrarea unor substrate neadecvate la nivelul situsului activ.
|
