L’attività della caspasi è dovuta a un gruppo di enzimi molto complessi che regolano la morte cellulare programmata, o l’apoptosi, negli organismi pluricellulari. Gli enzimi coinvolti in questa attività sono un sottotipo di una classe di proteasi: enzimi che degradano altre proteine. Esistono diversi tipi di caspasi che hanno funzioni diverse nel causare l’apoptosi. Alterazioni nella regolazione dell’apoptosi possono portare al cancro o alle malattie autoimmuni, quindi c’è molto interesse a comprendere meglio la biochimica e la genetica dell’attivazione della caspasi nelle cellule umane usando organismi più semplici.
Per impedire alle cellule di autodistruggersi, le caspasi sono mantenute in uno stato inattivo. Tali enzimi inattivi sono noti come zimogeni. Una volta avviato il processo di morte apoptotica, le caspasi si attivano facendo tagliare parte della loro struttura. A differenza di molti importanti fattori cellulari, questi enzimi sono mantenuti nella cellula già prodotta, ma allo stato latente, pronti per essere attivati ??non appena sono necessari.
Esistono due principali classi di attività della caspasi che attivano l’apoptosi. I primi sono caspasi iniziatori, che sono regolati da inibitori. Questi enzimi si attivano non appena viene indotto il processo di morte cellulare programmata. Le caspasi dell’iniziatore attivo scindono le caspasi effettrici inattive, che attivano quindi l’apoptosi.
Uno dei processi chiave dell’apoptosi è la scomposizione del DNA cromosomico nelle sue singole unità. Le caspasi effettrici inibiscono gli enzimi che riparano il DNA danneggiato. Rompono anche le proteine, come il laminato, che tengono insieme il nucleo come un’unica unità. Inoltre, l’attività della caspasi effettrice può causare la frammentazione del DNA nucleare.
Con tali cambiamenti drammatici, la cellula muore, il che non è necessariamente dannoso per l’organismo. È normale che una persona muoia decine di miliardi di cellule al giorno e ne formino di nuove. Il problema è quando la regolazione dell’apoptosi va storta. Con l’apoptosi troppo piccola in atto, le cellule di quel tessuto possono diffondersi e formare un tumore. Se c’è troppa apoptosi, può avvenire l’atrofia.
Gli studi definitivi sugli effetti degli enzimi si basano su una serie di fattori, incluso lo studio di mutanti che non hanno attività. È difficile e non etico condurre tali studi sull’uomo. Spesso, il lavoro con l’apoptosi viene eseguito con nematodi o moscerini della frutta.
Per ridurre al minimo la confusione, le caspasi sono numerate, a partire dalla caspasi 1 e passando per 12. Data la complessità di questo gruppo di enzimi, non sarebbe sorprendente se venissero scoperti più enzimi con questo tipo di attività. A parte il loro ruolo nella morte cellulare programmata, questi enzimi sono anche coinvolti nell’infiammazione, nella lesione cellulare e nello sviluppo.
Le caspasi appartengono a una particolare classe di proteasi, note come proteasi della cisteina. Le proteasi sono classificate in base ai substrati che utilizzano o in base alla natura del loro sito attivo. Le proteasi della cisteina sono definite da quest’ultimo gruppo e tutte hanno l’amminoacido cisteina nel loro sito attivo.
Esistono numerosi kit commerciali disponibili per rilevare l’attività del caspase. Si basano sulla misurazione dell’attività della proteasi mentre lo zimogeno viene trasformato in un enzima attivo. Il rilevamento dell’attività della caspasi può anche comportare una funzione, come l’inizio o l’esecuzione dell’apoptosi.