La actividad de la caspasa se debe a un grupo de enzimas muy complejas que regulan la muerte celular programada, o apoptosis, en organismos multicelulares. Las enzimas involucradas en esta actividad son un subtipo de una clase de proteasas, enzimas que degradan otras proteínas. Hay varios tipos de caspasas que tienen diferentes funciones para causar apoptosis. Las alteraciones en la regulación de la apoptosis pueden provocar cáncer o enfermedades autoinmunes, por lo que hay mucho interés en comprender mejor la bioquímica y la genética de la activación de caspasas en células humanas utilizando organismos más simples.
Para evitar que las células se autodestruyan, las caspasas se mantienen inactivas. Tales enzimas inactivas se conocen como zimógenos. Una vez que se ha iniciado el proceso de muerte apoptótica, las caspasas se activan al cortar parte de su estructura. A diferencia de muchos factores celulares importantes, estas enzimas se mantienen en la célula ya producida, pero en estado latente, listas para activarse tan pronto como se necesiten.
Hay dos clases principales de actividad de caspasa que activan la apoptosis. Los primeros son las caspasas iniciadoras, que están reguladas por inhibidores. Estas enzimas se activan tan pronto como se induce el proceso de muerte celular programada. Las caspasas iniciadoras activas cortan las caspas efectoras inactivas, que luego activan la apoptosis.
Uno de los procesos clave de la apoptosis es la descomposición del ADN cromosómico en sus unidades individuales. Las caspasas efectoras inhiben las enzimas que reparan el ADN dañado. También rompen proteínas, como la lamina, que mantienen el núcleo unido como una unidad. Además, la actividad efectora de la caspasa puede hacer que el ADN nuclear se fragmente.
Con cambios tan dramáticos, la célula muere, lo que no es necesariamente malo para el organismo. Es normal que una persona muera decenas de miles de millones de células al día y se formen otras nuevas. El problema es cuando la regulación de la apoptosis sale mal. Con muy poca apoptosis, las células en ese tejido pueden diseminarse y formar un tumor. Si hay demasiada apoptosis, puede producirse atrofia.
Los estudios definitivos de los efectos de las enzimas se basan en una serie de factores, incluido el estudio de mutantes que carecen de la actividad. Es difícil y poco ético llevar a cabo tales estudios en humanos. Con frecuencia, el trabajo con apoptosis se lleva a cabo con nematodos o moscas de la fruta.
Para mantener la confusión al mínimo, las caspasas están numeradas, comenzando con la caspasa 1 y pasando a 12. Dada la complejidad de este grupo de enzimas, no sería sorprendente si se descubrieran más enzimas con este tipo de actividad. Además de su papel en la muerte celular programada, estas enzimas también están involucradas en la inflamación, el daño celular y el desarrollo.
Las caspasas pertenecen a una clase particular de proteasas, conocidas como cisteína proteasas. Las proteasas se clasifican por los sustratos que usan o por la naturaleza de su sitio activo. Las cisteína proteasas se definen por este último grupo y todas tienen el aminoácido cisteína en su sitio activo.
Hay una gran cantidad de kits comerciales disponibles para detectar la actividad de la caspasa. Se basan en la medición de la actividad de la proteasa a medida que el zimógeno se procesa en una enzima activa. La detección de actividad de caspasa también puede implicar una función, como el inicio o la ejecución de la apoptosis.