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Caspase 3

Akronym für: Cysteine-dependent Aspartate-specific Protease
Synonyme: Apoptosis-Related Cysteine Peptidase, Apopain, Protein Yama
Englisch: caspase 3

1 Definition

Die Caspase 3 ist eine Protease und Effektor-Caspase, die eine Rolle in der Apoptose spielt. Nach Aktivierung spaltet sie verschiedene Proteine und ermöglicht so den kontrollierten Abbau der Zelle

2 Biochemie

Die inaktive Form der Caspase 3 ist ein 32 kDa großes Protein, das durch andere Caspasen in ein großes (17 kDa) und eine kleines (12 kDa) Fragment gespalten wird. Diese lagern sich zu einem Heterodimer zusammen und bilden mit einem weiteren Heterodimer das aktive Heterotetramer.

3 Funktion

Die aktive Caspase 3 gehört - wie die Caspasen 6 und 7 - zu den ausführenden (Effektor-)Caspasen. Diese spalten Schlüsselenzyme der Zelle. Sie ermöglichen dem Organismus den kontrollierten Abbau der sterbenden Zelle, ohne dass in ihrer Umgebung eine Enzündungsreaktion durch toxische Zellbestandteile entsteht.[1]

4 Aktivierung

Die Apoptose kann durch einen intrinsischen oder extrinsischen Weg ausgelöst werden. Der extrinsische Weg erfordert die Bindung eines Liganden (beispielsweise Membranbestandteile einer T-Killerzelle) an den Death-Rezeptor. Die intrazellulären Bestandteile des Death-Rezeptors führen zur Rekrutierung des Apoptose-Initiators Caspase 8, welche die Caspasen 3, 6 und 7 spaltet.

Der intrinsische Weg resultiert als Antwort auf zelluläre Stressoren (unkoordinierte Replikation, oxidative Schäden, fehlende Nährstoffe) und wird durch die Mitochondrien vermittelt. Diese setzen mitochondrielle Proteine wie Cytochrom C frei, wodurch die Procaspase 9 aktiviert wird. Diese spaltet ebenfalls die zymogene Form von Caspase 3, wodurch diese aktiviert wird.

Die ausführenden Caspasen, spalten wiederum Vorstufen zu aktiven Caspasen, wodurch dieser Vorgang beschleunigt wird.[2]

5 Spaltung von Proteinen

Das aktive Heterotetramer spaltet verschiedene Proteine.[3] Bekannte Ziele sind beispielsweise:

6 Verwendung in der Forschung

Die gespaltene und aktivierte Caspase 3 wird in der molekularbiologischen und medizinischen Forschung als Marker für apoptotische Zellen verwendet. Es sind verschiedene Antikörper kommerziell verfügbar, die spezifisch nur das gespaltete Fragment (cleaved caspase 3) und nicht die lange Vorstufe binden. Dies erlaubt eine Quantifizierung der apoptotischen Zellen durch Immunfluoreszenz, Immunhistochemie oder Durchflusszytometrie.

7 Quellen

  1. Alberts, B., Wilson, J. H. & Hunt, T. Molecular biology of the cell. 5th edn, (Garland Science, 2008). Seite 1120-1123.
  2. McIlwain, D. R., Berger, T. & Mak, T. W. Caspase Functions in Cell Death and Disease. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 5, doi:10.1101/cshperspect.a008656 (2013).
  3. Poręba M, Strózyk A, Salvesen GS, Drag M. CASPASE SUBSTRATES AND INHIBITORS. Cold Spring Harbor perspectives in biology. 2013;5(8):a008680. doi:10.1101/cshperspect.a008680.

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