A atividade da caspase é devida a um grupo de enzimas muito complexas que regulam a morte celular programada, ou apoptose, em organismos multicelulares. As enzimas envolvidas nessa atividade são um subtipo de uma classe de proteases – enzimas que degradam outras proteínas. Existem vários tipos de caspases que têm funções diferentes em causar apoptose. Alterações na regulação da apoptose podem levar ao câncer ou doenças autoimunes, por isso há muito interesse em entender melhor a bioquímica e a genética da ativação da caspase em células humanas usando organismos mais simples.
Para impedir que as células se autodestruam, as caspases são mantidas em um estado inativo. Tais enzimas inativas são conhecidas como zimógenos. Uma vez iniciado o processo de morte apoptótica, as caspases são ativadas tendo parte de sua estrutura clivada. Ao contrário de muitos fatores celulares importantes, essas enzimas são mantidas na célula já produzida, mas em um estado latente, prontas para serem ativadas assim que forem necessárias.
Existem duas classes principais de atividade da caspase que ativam a apoptose. O primeiro são caspases iniciadoras, que são reguladas por inibidores. Essas enzimas são ativadas assim que o processo de morte celular programada é induzido. As caspases iniciadoras ativam as caspases efetoras inativas, que ativam a apoptose.
Um dos principais processos de apoptose é a decomposição do DNA cromossômico em suas unidades individuais. As caspases efetoras inibem as enzimas que reparam o DNA danificado. Eles também quebram proteínas, como a lamina, que mantêm o núcleo unido como uma unidade. Além disso, a atividade efetor da caspase pode causar a fragmentação do DNA nuclear.
Com essas mudanças dramáticas acontecendo, a célula morre, o que não é necessariamente ruim para o organismo. É normal que uma pessoa morra dezenas de bilhões de células por dia, e novas se formam. O problema é quando a regulação da apoptose dá errado. Com muito pouca apoptose, as células desse tecido podem se espalhar e formar um tumor. Se houver muita apoptose, pode ocorrer atrofia.
Os estudos definitivos sobre os efeitos das enzimas dependem de vários fatores, incluindo o estudo de mutantes que não possuem a atividade. É difícil e antiético realizar tais estudos em seres humanos. Freqüentemente, o trabalho com apoptose é realizado com nematóides ou moscas da fruta.
Para manter a confusão no mínimo, as caspases são numeradas, começando pela caspase 1 e passando por 12. Dada a complexidade desse grupo de enzimas, não seria surpreendente se mais enzimas com esse tipo de atividade fossem descobertas. Além de seu papel na morte celular programada, essas enzimas também estão envolvidas na inflamação, lesão celular e no desenvolvimento.
As caspases pertencem a uma classe particular de proteases, conhecidas como proteases de cisteína. As proteases são classificadas pelos substratos que utilizam ou pela natureza do seu local ativo. As proteases de cisteína são definidas pelo último grupo e todas têm o aminoácido cisteína em seu local ativo.
Há um grande número de kits comerciais disponíveis para detectar a atividade da caspase. Eles baseiam-se na medição da atividade da protease à medida que o zimogênio é processado em uma enzima ativa. A detecção da atividade da caspase também pode envolver funções, como o início ou a execução da apoptose.