✨Caspase

Caspase, viết tắt của _c_ysteine-_asp_artic protease (enzyme protease dạng cysteine-aspartic) hay cysteine-dependent aspartate-directed protease (enzyme protease phụ thuộc vào cysteine và dẫn hướng bởi aspartic) là một họ của protease cysteine đóng vai trò quan trọng trong quá trình chết rụng tế bào, hoại tử và sưng viêm.

Caspase có vai trò tối quan trọng đối với việc chết rụng tế bào, một dạng chết tế bào được lập trình, trong giai đoạn sinh trưởng và phát triển cũng như trong phần lớn các giai đoạn sống của một cá thể trưởng thành và được gọi là "kẻ hành quyết" các tế bào. Một số caspase cũng tham gia vào hoạt động của hệ miễn dịch trong quá trình trưởng thành của lympho bào. Quá trình chết rụng bị sai lệch là một trong những nhân tố chính gây ra sự phát triển của khối u và gây ra các bệnh tự miễn dịch; điều này cùng với các hiện tượng chết rụng tế bào không mong muốn xảy ra trong chứng thiếu máu cục bộ và bệnh Alzheimer đã khiến những nhà khoa học chú ý nhiều đến vai trò của caspase như là một đối tượng nghiên cứu tiềm năng trong y học kể từ khi chúng được phát hiện ra vào giữa thập niên 1990.

Lịch sử khám phá

Howard Robert Horvitz ban đầu khẳng định tầm quan trọng của caspase trong quá trình chết rụng và tìm thấy gien ced-3 quy định sự chết của tế bào trong quá trình phát triển của loài giun tròn C. elegans. Horvitz cùng với đồng sự Junying Yuan vào năm 1993 phát hiện ra gien ced-3 mã hóa loại protease cysteine có tính chất giống như enzyme ICE (interleukin-1-beta converting enzyme - tức caspase 1) của động vật có vú, loại caspase duy nhất lúc đó được biết. Sau đó các caspase khác của lớp thú cũng được nhận diện cùng với các loại caspase trong các sinh vật như ruồi giấm Drosophila melanogaster.

Những nhà nghiên cứu đã đặt tên cho cho các caspase vào năm 1996. Trong nhiều trường hợp, một loại caspase được nhiều phòng thí nghiệm nhận diện và thế là chúng có nhiều tên (như caspase 3 có tên CPP32, apopain và Yama). Vì vậy cuối cùng các caspase được đánh số theo thứ tự nhận diện., Yuan và Horvitz, Li).

Các nghiên cứu gần đây có thấy caspase là các nhân tố điều hòa có chức năng không liên quan tới quá trình chết, tỉ như quá trình biệt hóa các tế bào như là hồng cầu và nguyên bào cơ.

Phân loại

Nguồn:

Cho đến tháng 11 năm 2009, 12 loại caspase đã được nhận diện trong cơ thể người. Một nguồn khác đưa ra con số 15 loại. Dù sao, nhìn chung có hai nhóm caspase chính trong quá trình chết rụng: caspase khơi mào hay casapse đỉnh, và caspase phản ứng hay caspase hành quyết. Caspase khơi mào có chức năng cắt gọt các caspase hành quyết (đang ở dạng bất hoạt) qua đó kích hoạt chúng, nhờ đó hàm lượng caspase hoạt hóa trong tế bào chết rụng tăng lên rất nhanh. Khi được kích hoạt, caspase hành quyết cắt gọt các protein khác trong tế bào, mở đầu cho quá trình chết rụng. Việc khơi mào các phản ứng dây chuyển này được điều tiết bởi các chất ức chế caspase, tỉ như CED-9 và Bcf-2. theo một số tài liệu thì không được xếp vào dạng khơi mào hay hành quyết vì chúng là các enzyme "sưng viêm", cùng với CASP1, tham gia vào quá trình biệt hóa tế bào T. Còn CASP14 không tham gia vào tất cả các quá trình trên mà tham gia vào quá trình phát triển tế bào biểu bì.

Cơ chế

Quá trình hoạt hóa tiền caspase xúc tác bởi các caspase đã hoạt hóa. Quá trình hoạt hóa caspase hành quyết và qua đó khuếch đại mức độ caspase hoạt hóa trong tế bào.

Caspase được điều hòa ở cấp độ sau quá trình dịch mã để đảm bảo rằng chúng có thể được hoạt hóa nhanh chóng. Ban đầu, chúng được sản sinh trong tế bào ở dạng chưa được kích hoạt gọi là tiền-caspase, bao gồm một vực trước (prodomain), một tiểu đơn vị nhỏ và một tiểu đơn vị lớn. Tiền caspase sẽ được hoạt hóa bằng một phản ứng phân giải protein được xúc tác bằng các caspase đã được hoạt hóa khác khiến hai tiểu đơn vị bị cắt rời nhau ra rồi hợp lại thành một thể dị nhị tụ (heterodimer). Hai thể như vậy hơp lại thành một thể tứ tụ - đó là caspase đã được hoạt hóa. Đến lượt mình caspase này lại tham gia vào quá trình hoạt hóa các tiền caspase khác tạo nên một phản ứng dây chuyền.