Eine Caspase oder Cystein-Aspartat-spezifische Protease gehört zu einer Gruppe von Enzymen, die am Zelltod beteiligt sind. Jeder Typ hat eine besondere Rolle beim Zelltod oder Apoptose, wie es technisch bekannt ist. Caspasen sind Proteine, die andere Proteine an einer bestimmten Stelle schneiden oder spalten.
Es gibt 14 menschliche Caspasen. Jedes Enzym kann je nach seiner Aufgabe in eine von drei Gruppen eingeteilt werden. Caspase 2, 8, 9 und 10 sind Aktivatorenzyme. Sie beginnen den Prozess der Apoptose, indem sie andere Caspasen spalten und aktivieren.
Die Gruppe, die als Henkersgruppe bekannt ist, besteht aus drei Mitgliedern, Caspase 3, 6 und 7. Henkerversionen schneiden zelluläre Proteine, um die Zelle zu zerstören. Mitglieder der dritten Gruppe werden als Zytokinprozessoren bezeichnet. Diese Gruppe enthält die sieben verbleibenden Caspasen, und sie signalisieren dem Immunsystem, den Entzündungsprozess zu starten, um die abgestorbenen Zellen zu entfernen.
Diese Enzyme sind als Cystein-Aspartat-spezifische Proteasen bekannt, da jedes ein anderes Protein an einer bestimmten Stelle schneidet. Alle Proteine bestehen aus einer Sequenz von Aminosäuren, und Caspasen schneiden Proteine nach einer Aspartat-Aminosäure. Jeder Typ erkennt die Proteine, die er schneiden soll, indem er die drei Aminosäuren liest, die in der Sequenz vor dem Aspartat vorhanden sind.
Caspasen sind in jeder Zelle in inaktiven Formen vorhanden, die als Zymogene bekannt sind. Wenn andere Moleküle, sogenannte Todesrezeptoren, in der Zelle den Aktivatorcaspasen signalisieren, dass die Apoptose beginnen soll, werden die Zymogen-Aktivatorcaspasen gespalten und aktiviert. Die Aktivatoren beginnen die sogenannte Caspase-Kaskade, bei der sich verschiedene Caspasen bei Bedarf gegenseitig aktivieren. Die Kaskade kann auch durch Moleküle aktiviert werden, die aus den Mitochondrien der Zelle freigesetzt werden oder durch das Enzym Granzyme B, das aus zelltötenden T-Zellen freigesetzt wird.
Die Caspasen spalten die Strukturproteine der Zelle, um sie abzubauen. Caspase 6 baut zum Beispiel Laminine ab, die Strukturproteine des Zellkerns. Sie zerstören nicht nur Proteine; manchmal beeinflussen sie andere zelluläre Enzyme.
Caspase 3 spaltet einen Komplex, der normalerweise in der Zelle inaktiv ist, und setzt ein Desoxyribonuklease (DNAse)-Enzym frei. Diese Caspase-aktivierte DNAse (CAD) bricht DNA in Stücke. Es verhindert auch, dass ein Enzym, das an der DNA-Reparatur beteiligt ist, die Poly-ADP-Ribose-Polymerase (PARP), den DNA-Schaden repariert. Dazu spaltet die Caspase das PARP-Enzym und macht es inaktiv.