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Effektorcaspase

Synonym: ausführende Caspase
Englisch: effector caspase, executioner caspase

1 Definition

Als Effektorcaspasen wird eine Gruppe von Caspasen bezeichnet, die während der Apoptose die Proteine der Zelle spalten. Sie werden durch die Initiatorcaspasen aktiviert.

2 Hintergrund

Die Apoptose ist ein kontrollierter Abbau der Zellbestandteile. Es kommt zur Spaltung der DNA und der Proteine. Dies ist notwendig, da die unkontrollierte Freisetzung dieser Substanzen in den Interzellularraum zu einer Entzündungsreaktion führen würde. Dies ist beispielsweise bei der Nekrose der Fall.

3 Typen

Drei Caspasen werden als Effektorcaspasen charakterisiert:

4 Struktur

Die Effektorcaspasen besitzen eine sehr ähnliche Struktur. Essentiell für ihre Funktion sind zwei Domänen, die als großes oder kleines Fragment bezeichnet werden. Diese bilden das aktive Zentrum. Zwischen ihnen liegt eine flexible Region.

In der Zelle liegen die Effektorcaspasen als inaktive Vorstufen vor. Diese werden als Zymogene oder Procaspasen bezeichnet. Die flexible Region blockiert die Zusammenlagerung der zwei Domänen des aktiven Zentrums. Erst durch Entfernung dieser Region durch die Initiatorcaspasen, können sich die Fragmente korrekt zusammenlagern. Die aktive Form ist ein Heterotetramer, das aus zwei großen und zwei kleinen Fragmenten besteht.

5 Funktion

Die Effektorcaspasen werden infolge eines apoptotischen Signals durch die Initiatorcaspasen aktiviert und beginnen die Proteine der Zelle zu zerschneiden. Dies ermöglicht die Abschnürung von Vesikeln, die durch Phagozyten aufgenommen werden. Die drei Effektorcaspasen besitzen unterschiedliche Aktivitäten und unterscheiden sich auch bezüglich ihrer Substrate:

  • Die Caspase 3 zeigt die dominanteste Rolle in der Apoptose. Sie erkennt und zerschneidet die meisten Proteine.
  • Die Struktur und die Funktion der Caspase 7 ist der Caspase 3 so ähnlich, dass sie lange Zeit als redundant betrachtet wurden. Bestimmte Substrate werden jedoch nur durch sie erkannt. Die Caspase 7 kann auch in Entzündungsreaktionen durch die Caspase 1 aktiviert werden.
  • Die geringste Aktivität in der Apoptose zeigt die Caspase 6. Sie ist aber ebenfalls essentiell, da nur sie Lamine abbauen kann.

6 Klinische Bedeutung

Die Effektorcaspasen sind wahrscheinlich in die Entstehung von verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen involviert. Beispielsweise wurde eine gesteigerte Aktivität der Caspase 6 und Caspase 7 bei Chorea Huntington beobachtet. Die Caspase 7 spielt wahrscheinlich ebenfalls eine Rolle bei Alzheimer und einer bestimmten Form der rheimatischen Arthritis.[1][2]

7 Quellen

  1. Caspase Functions in Cell Death and Disease. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 5, doi:10.1101/cshperspect.a008656 (2013).
  2. Olsson M, Zhivotovsky B. Caspases and cancer. Cell Death and Differentiation. 2011;18(9):1441-1449. doi:10.1038/cdd.2011.30.

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