Caspasen sind Enzyme, die menschliche Zellen im Rahmen der sogenannten Apoptose oder des programmierten Zelltods in kleine Fragmente zerlegen. Dabei bauen Caspasen Zellen sauber ab, die nicht benötigt werden oder die, wenn sie intakt bleiben, Probleme verursachen könnten. Um zu verhindern, dass Caspasen ständig Zellen abbauen, liegen sie normalerweise in inaktiver Form vor. Die Caspase-Aktivierung wird durch die Bindung von Substanzen an Zellen ausgelöst und Signale von Mitochondrien in der Zelle oder das Eintreffen von Immunzellen lösen eine Reihe von Ereignissen aus. Die Caspasen aktivieren sich gegenseitig und enden mit denen, die in der Lage sind, die Zelle in kleine Stücke zu zerlegen, um von ihren Nachbarn verwendet zu werden.
Apoptose unterscheidet sich von dem Prozess, der auftritt, wenn Zellen beschädigt werden und eine Entzündung auftritt. Durch die Wirkung von Caspasen werden die Zellen sauber auseinander genommen, ohne Schwellungen oder andere störende Veränderungen, die mit einer Entzündung einhergehen. Dies ist wichtig im sich entwickelnden Embryo, wo ständig unerwünschte Zellen entfernt werden. Caspase-Aktivierung und Apoptose sind auch nützlich, wenn Zellen mit Viren infiziert sind, da die Zellen eliminiert werden können, bevor sich das Virus ausbreitet. Ein weiterer Vorteil der Caspase-Aktivierung und Apoptose besteht darin, dass Zellen mit Mutationen effizient außer Betrieb genommen werden können, wodurch die Entstehung von Krebs verhindert wird.
Es gibt verschiedene Aktivierungswege für Caspase, von denen einer die Bindung von Substanzen an spezielle Rezeptoren, sogenannte Todesrezeptoren, auf der Zelloberfläche beinhaltet. Sobald diese Bindung stattgefunden hat, gruppieren sich die Todesrezeptoren. Teile der Rezeptoren ragen in das Innere der Zelle hinein und wenn diese sich zusammenschließen, werden bestimmte Proteine angezogen. Diese Proteine aus dem Inneren der Zelle binden an die Todesrezeptoren und lösen die Caspase-Aktivierungssequenz aus.
Manchmal verursachen Immunzellen, die Lymphozyten genannt werden, eine Caspase-Aktivierung. Sie binden an die Todesrezeptoren auf der Zelloberfläche und präsentieren diese mit einem speziellen Enzym oder mit Teilen geschädigter Zellen oder Viren. Die Caspase-Aktivierung kann auch auftreten, wenn Stress die Zelle beeinflusst. Dieser Stress kann auf eine Virusinfektion, die Auswirkungen von Strahlung oder Chemikalien oder einen Mangel oder Überschuss bestimmter Substanzen zurückzuführen sein. Der Stress bewirkt, dass winzige Strukturen, die als Mitochondrien bekannt sind, die innerhalb der Zelle Energie produzieren, ein Protein freisetzen, das die Caspase-Sequenz aktiviert.
Wenn die Caspase-Aktivierung stattgefunden hat, tritt eine Reihe oder Kaskade von Reaktionen auf, ähnlich wie beim Komplementsystem. Caspasen werden aktiviert und aktivieren der Reihe nach andere Caspasen, bis die Effektorcaspasen, wie Caspase 6 und Caspase 3, aktiv werden. Diese Effektorcaspasen bauen wichtige Zellstrukturproteine ab. Caspasen ermöglichen die Fragmentierung der DNA der Zelle, indem sie Enzyme aktivieren, die sie abbauen können. Gleichzeitig mit dem Abbau der DNA hemmen Caspasen die Enzyme, die für ihre Reparatur verantwortlich sind.