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背景[1-7]
Ac-LEHD-pNA(Caspase 9顯色底物)是caspase 9的顯色底物,Ac-LEHD-pNA可被caspase 9催化產生黃色的pNA(p-nitroaniline),從而可以通過測定吸光度來檢測caspase 9的活性。Caspase(Cysteine-requiring Aspartate Protease)是一個在細胞凋亡過程中起重要作用的蛋白酶家族。pNA在405nm附近有強吸收。
Caspase 9也稱ICE-LAP6或Mch6,有時被寫作caspase-9或caspase 9,是細胞凋亡信號轉導過程中比較上遊的一個caspase。線粒體釋放細胞色素c以後,caspase 9可以和細胞色素c以及Apaf1形成複合物,同時被激活。激活的caspase 9可以激活細胞凋亡的最關鍵酶caspase 3,從而促進後續的細胞凋亡信號。Caspase 9的激活可以通過磷酸化進行調控。Caspase 9在人中由CASP9編碼基因對許多組織中發現的細胞凋亡途徑至關重要。
活性caspase-9通過切割作為起始半胱天冬酶起作用,從而激活下遊劊子手caspase,啟動細胞凋亡。一旦被激活,caspase-9繼續切割caspase-3,-6和-7,啟動caspase級聯,因為它們切割了幾個其他細胞靶標。當半胱天冬酶-9無活性時,它以細胞形式存在於胞質溶膠中作為酶原。然後由apaf-1中的CARDs招募並激活,識caspase-9中的CARDs。
caspase-9的缺乏很大程度上影響了大腦及其發育。與其他caspase相比,這種caspase的突變或缺陷的影響是有害的。caspase-9在細胞凋亡中的起始作用是導致非典型caspase-9患者出現嚴重影響的原因。具有不足的胱天蛋白酶-9的小鼠具有受影響或異常腦的主要表型。由於細胞凋亡減少導致額外神經元增加的大腦是在caspase-9缺陷小鼠中觀察到的表型的一個例子。由於異常發育的大腦,在圍產期沒有caspase-9純合的那些純合子。
在人類中,caspase-9的表達在組織與組織之間變化,並且不同水平具有生理學作用。低量的半胱天冬酶-9導致癌症和神經退行性疾病,如阿爾茨海默病。單核苷酸多態性(SNP)水平和caspase-9全基因水平的進一步改變可導致與非霍奇金淋巴瘤相關的種系突變。特定的多態性在啟動子胱天蛋白酶-9的增強在該胱天蛋白酶9表示的速率,並且這可以增加一個人的風險肺癌。
應用[8]
Ac-LEHD-pNA(Caspase 9顯色底物)可用於細胞凋亡的機制研究:
Caspases通常以無活性的酶原形式存在於細胞中,在細胞凋亡信號刺激下,Caspases重新組裝成含有兩個大亞基和兩個小亞基的成熟四聚體活性形式。活化的Caspases參與一系列蛋白質的降解作用,最終導致細胞的死亡。
通常有兩條主要途徑激活Caspases:一條是通過細胞表面死亡受體途徑,例如特異性配體結合的Fas等腫瘤壞死因子(TNF)家族,導致Caspase-8的激活,Caspase-8再依次激活下遊的效應Caspase,如Caspase-3,-6,和-7;另一條是線粒體途徑,細胞內細胞凋亡信號觸發線粒體釋放cytochrome c,隨後cytochrome c與胞漿中的凋亡蛋白酶激活因子-1(Apaf-1)結合,後者募集Caspase-9並誘導其加工和激活。
線粒體外膜通透性的改變和cytochrome c的釋放受Bcl-2家族蛋白質的調節,Bcl-2家族中促凋亡蛋白質分子Bax和Bak可做特定的蛋白質釋放通道。細胞凋亡的失衡可引起腫瘤細胞的過度增殖以及其對抗癌藥物的耐受,闡明細胞凋亡過程的分子機制,從而找到實施有效細胞凋亡方法,是治療人類癌症的理想策略。
參考文獻
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