Caspasen sind eine komplexe Gruppe von Enzymen, die Apoptose bewirken, auch als programmierter Zelltod bekannt. Eine natürliche Gruppe von Caspase-Inhibitor-Enzymen wird durch die Spaltung einer weiteren Klasse von Caspasen aktiviert. Ein anderer natürlicher Inhibitortyp ist der von Viren, die sie als Teil ihres Infektionsprozesses verwenden. Forscher verwenden Caspase-Inhibitoren häufig in Studien der Zellbiologie und Biochemie, um zu versuchen, eine bestimmte Art von Caspase zu hemmen, um die Auswirkungen auf den Zelltod in Abwesenheit ihrer Aktivität zu sehen. Solche Inhibitoren sind auch als potentielle klinische Arzneimittel von Interesse.
Die enorme Bedeutung von Caspasen hat sie zum Ziel einer immensen Forschung in der Biochemie und Zellbiologie gemacht. Es ist ein sehr gängiger Ansatz in der Enzymologie, einen Inhibitor gegen ein bestimmtes Enzym zu verwenden und dann nach Veränderungen zu suchen, sobald das untersuchte Enzym nicht mehr aktiv ist. Einige Inhibitoren werden aus natürlichen Quellen gewonnen, während andere speziell entwickelt wurden, um auf bestimmte Enzyme abzuzielen. Es gibt eine breite Palette von Apoptose-Inhibitoren, die im Handel erhältlich sind.
Viele natürliche Enzyminhibitoren sind kurze Ketten von Aminosäuren, die als Peptide bekannt sind. Das Gebiet der Peptidomimetik ermöglicht die Synthese von Verbindungen, die natürlichen Peptiden strukturell ähnlich sind, aber auch ungewöhnliche Eigenschaften aufweisen. Eine Gruppe von Caspase-Inhibitoren weist eine Sequenz auf, die von bestimmten Caspasen gespalten wird. Es ist an ein fluoreszierendes Tag gekoppelt, sodass die Aktivität des Enzyms nachgewiesen werden kann, wenn die jeweilige Caspase aktiv ist.
Bei Verwendung solcher Assays wurde angenommen, dass Gruppen von Caspase-Inhibitoren spezifisch für die einzelnen untersuchten Caspasen-Formen sind. Detaillierte Untersuchungen mit diesen Inhibitoren ergaben, dass viele der Verbindungen nicht so spezifisch waren wie bisher angenommen. Bei den Konzentrationen, die in Assays in zellbiologischen Experimenten verwendet wurden, wurden auch andere Formen von Caspasen, die nicht das Zielenzym waren, inhibiert. Forschungen, die auf Effekte hinweisen, von denen angenommen wird, dass sie auf eine bestimmte Caspase zurückzuführen sind, mussten neu bewertet werden.
Eine Reihe verschiedener Caspase-Inhibitoren wurden in klinischen Studien für eine Vielzahl von Erkrankungen getestet. Die Ergebnisse waren vielversprechend, wenn Menschen mit Leberschäden mit einem solchen Inhibitor behandelt wurden, und es hat den Tod von Leberzellen verzögert. Ein weiteres Beispiel sind Patienten, bei denen Sauerstoff und Blut vom Gehirn abgeschnitten wurden. Es wurde festgestellt, dass die experimentelle Verwendung eines Caspase-Inhibitors dazu beiträgt, Gewebeschäden in solchen Fällen zu verhindern.
Der programmierte Zelltod kann ein Abwehrmechanismus sein, um Zellen abzutöten, anstatt sie durch Mikroorganismen infizieren zu lassen. Bestimmte Arten von Viren, wie die Kuhpocken, verwenden Caspase-Inhibitoren, um die Apoptose der Zielzellen zu verhindern. Dadurch können sie erfolgreich in die Zellen eindringen.