ارزیابی فعالیت کاسپازهای مختلف در رده سلولی

ارزیابی فعالیت کاسپازهای مختلف در رده سلولی

ارزیابی فعالیت کاسپازهای مختلف در رده سلولی، مطالعه بیان کاسپازها به منظور درک مکانیزم های مرگ سلولی و به خصوص آپاپتوز، تمایز سلولی و پاسخ های التهابی است. کاسپازها Caspase گروهی از آنزیم ها متعلق به خانواده پروتئازها می باشند که می توانند از طریق جایگاه فعال شان به شکل واکنش هسته دوست با پروتئن ها برهمکنش داده و باعث شکسته شدن آنها در محل اسید آسپارتیک می شوند. نقص عملکرد این آنزیم ها می تواند منجر به بیماری هایی همچون سرطان، آلزایمر و بیماری های خود ایمن شود. در توسعه روش های درمانی کاسپازها امروزه اهمیت ویژه ای یافته اند. کاسپازها نقش مهمی در فرآیند تمایز سلولی دارند. تمایز درمانی در درمان سرطان برای القای تمایز و برای جلگویری از گسترش و تکثیر سلول های سرطانی به کار می رود. مطالعات نشان داده است که کاپسازها نقشی مهم در فرآیند تمایز سلول ها و القای آپاپپوز دارند. فعالیت کاپسازها باعث شروع فرآیندهای آبشاری می شود. در فرآیند تمایز، کاسپازها به وسیله مسیر میتوکندریایی با آزاد کردن سیتوکروم سی فعال می شوند. با این حال سلول بدون وارد شدن به مسیر مرگ برنامه ریزی شده وارد فاز  تمایز می شوند. در حقیقت سلول ها فعال شدن کاسپاز را تنظیم می کنند تا مرگ سلولی اتفاق نیوفتد.

همان گونه که بیان شد کاسپازها نقش مهمی در مرگ برنامه ریزی شده یا آپوپتوز  دارند. این نوع مرگ در حفاظت سلول ها در برابر تنش ها و حملات پاتولوژیک بسیار مهم است. پیام های خارجی سلولی به نام عوامل مرگ یا آسیب های فیزیکی/شیمیایی درونی همچون آسیب DNA یا تنش های اکسیداتیو ممکن است سلول ها را دچار آپاپتوز کنند. به دنبال آن دو مسیر مولکولی غیرتخصصی به ترتیب بیرونی و درونی ممکن است فعال شوند. کاسپازها، پروتئازهای ویژه ای هستند که در نقش قیچی مولکولی، پروتئین های درون سلولی را در محل واحدهای آسپارتات (یکی از ۲۰ اسید آمینه) برش می زنند. کاسپازها در هر دو مسیر آپوپتوزی نقش مرکزی دارند. واژه کاسپاز از سه خصوصیت این آنزیم ها گرفته شده است: آن ها اسپارتات پروتئین های غنی از سیستئین هستند. در پستانداران ۱۳ نوع کاسپاز شناسایی شده است. آنها به عنوان آنزیم های غیرفعالی که پیش کاسپاز نامیده می شوند، ساخته می شوند و برای فعال شدن لازم است در ناحیه اسید آمینه ی آسپارتات برش داده شوند. اگرچه اکثر پیش کاسپازها غیرفعال هستند، ولی بعضی از آنها فعالیت کمی دارند که حدود دو درصد از فعالیت پروتئولیتیکی کاسپازهای کاملا فعال شده، می باشند. این مسئله برای بعضی از مسیرهای فعال سازی کاسپاز خصوصیت مهمی به شمار می رود. همچنین از آنجایی که کاسپازها در ناحیه واحدهای آسپارتات برش ایجاد می کنند، و پیش کاسپازها نیز از طریق ایجاد برش در واحدهای آسپارتات خود فعال می شوند، کاسپازها در یک آبشار فعال سازی که به موجب آن یک کاسپاز می تواند در یک واکنش زنجیره ای کاسپاز دیگری را فعال کند، شرکت می کنند. 

این مکانیزم که به موجب آن کاسپازها، پیش کاسپازها را فعال می کنند، منجر به تقویت یک پیام آپوپتوزی می گردد، تنها تعدادی از مولکول های کاسپازی فعال شده در ابتدا، می توانند مخزنی از پیش کاسپازها را به طور کامل و سریع به کاسپاز تبدیل کنند. مسیر فرآیندهای آبشاری کاسپاز در نهایت در هر دو مسیر درونی و بیرونی آپاپتوز منجر به مرگ سلولی می شود. مسیر آپوپتوز درونی و با واسطه میتوکندری در شکل بالا نشان داده شده است.