Kaspaz Nedir, Kaspazlar
Apoptotik ölüm mekanizmasının önemli yapılarından birisi de kaspazlardır. Bu ailenin üyeleri solucanlardan insanlara kadar pek çok organizmada bulunur (24). Kaspaz enzimleri büyük bir proteaz ailesidir (Şekil 2-4). Aktif merkezlerinde sistein aminoasidi taşırlar ve hedefledikleri proteinleri aspartik asit birimlerinden kestikleri için kaspaz ismini almışlardır (C-Asp-ase; C: sistein aminoasiti simgesi, Asp:aspartik asit, -ase: kesici enzim eki) (107). Kaspazlar ile yapılan kristallografik çalışmalarda yapılarının benzer olduğu gösterilmiştir (56, 82,103). Kaspazlar hücre içerisinde inaktif zimojenler olarak sentezlenirler ve prokaspaz adını alırlar. Bu inaktif prokaspaz enzimleri apoptoz sinyalinin alınmasıyla birlikte aktifleşirler ve aktifleşen bu kaspazlar diğer iaktif kaspazları aspartik birimlerinden keserek aktifleştirirler. Apoptozun belirgin bir özelliği hücresel protein substratların kaspazlar tarafından kırpılmasıdı
Kaspazlar hücrede iki önemli biyolojik yolda görev almaktadırlar; enflamatuar sinyal yolu ve hücre ölüm yolu. Kaspaz ailesinin 7 üyesi (kaspaz-2, -3 ve 6-10) apoptotik ölüm yolunda görev alırken, diğer üçü (kaspaz-1, -4 ve 5 ) proinflamatuar sitokinleri aktifleştirerek savunma sisteminde görev alır. İki yol birbirinden farklı olsa da sitokin aktivatörü kaspazlar ve apoptotik kaspazlar büyük benzerlikler gösterirler (16,24). Bu sınıflandırmaların dışında kalan kaspaz-14 keratinositlerde üretilir ve epidermal farklılaşma sürecinde aktif olarak çalışır
Kaspazlar apoptotik yolda “başlatıcılar” ve “bitiriciler” olmak üzere iki grupta toplanırlar. Apoptotik ölüm işlem sırasına göre kaspazlardan ilk görev alanlar başlatıcı ya da öncü kaspazlardır ve bunların uzun öncül bölgeleri bulunur. Apoptotik yolun daha sonraki aşamalarında görev alan kaspazların diğer üyeleri ise efektör kaspazlar olarak adlandırılır. Efektör kaspazlar başlatıcı kaspazlar tarafından aktiflenirler. Her bir kaspaz enziminin optimum kesme bölgesi vardır ve bu bölge aspartik kesim noktasının N-terminalinde bulunan dört aminoasitlik bir motiftir. Bu motifin görevi, kaspazın hedef proteininin seçimini belirlemektir. Ayrıca bu motif ilgili kaspazın peptid inhibitörlerle inaktive olmasına aracılık etmektir. Kaspaz-2, -8. -9 ve 10 başlatıcı kaspazlardandır, kaspaz-3, 6 ve 7 ise efektör kaspazlardır. Başlatıcı kaspazların üç önemli özelliği vardır; farklı şekillerde gelen uyarıları, genel bitirici faza taşırlar, yeterli miktarda bitirici kaspazın aktifleşmesini sağlayarak apoptotik sinyalin çoğalmasını sağlarlar, ölümün en son basamağında bir kontrol noktası olarak bulunurlar. Kaspazlar hücrede yüzden farklı proteini substrat olarak kullanırlar. Kaspaz-3, 6 ve 7 başlatıcı kaspazlardan farklı olarak kısa bir N-terminal peptid (23-28 aminoasitlik) bulundururlar. Substrat ve inhibitör özgüllüğünde kaspaz-3 ve 7 genellikle benzerdir. Kaspaz-6 ve 7, kaspaz-3 tarafından aktifleştirildiği için bitirici kaspazlar olarak sınıflandırılırlar
Kaspazların Yapıları
Kaspazlar tek bir zincir halinde inaktif zimojen olarak sentezlenirler ve dört bölge içerirler
1. NH2-terminal bölge
2. Büyük alt ünite (20 kDa)
3. Küçük alt ünite (10kDa)
4. Bağlayıcı bölge (katalitik alt üniteleri birbirine bağlar) Bütün prokaspazlar yüksek oranda homolog proteaz bölgesi içerir. Bu bölge iki
alt üniteden oluşmaktadır. Büyük alt ünite yaklaşık 20kDa (p20) ve küçük alt ünite yaklaşık 10kDa (p10) dur (Şekil 2-4). Bazı prokaspazlarda bu alt üniteler arasında 10 aminoasitlik kısa bir bağlayıcı bölge bulunmaktadır. Büyük ve küçük alt birimler birbirleriyle etkileşime girerek enzimin aktif merkezini oluştururlar. Her prokaspaz çeşitli uzunluklarda bir ön bölge veya NH2-terminal peptidbölgesi içermektedir ve bu ön bölgeler düzenleyici olarak görev yaparlar. Kaspazların ön bölgeleri çeşitlilik gösterir. Başlatıcı ve enflamatuar kaspazların 100 aminoasitten daha uzun bir ön bölgesi bulunur. Efektör kaspazlarda ise 30 aminoasitten daha kısa bir ön bölge vardır. CARD ve DED kaspazların ön bölgelerinin özel motifleridir ve protein-protein etkileşiminde görev alırlar. Bu bölgeler prokaspazlar ve adaptörleri arasında homofilik etkileşime aracılık ederek prokaspaz aktivasyonunda önemli rol oynarlar. DED-DED etkileşiminde hidrofobik bir bağlantı kurulur, CARD-CARD ve DD-DD bağlantısında yük etkileşimi gözlenir. Başlatıcı kaspazların kümelenmesi ve aktivasyonu için ölüm reseptörleri ile bağlantı kuran adaptör moleküller bulunur. Bunlardan DED kaspaz-8 ve 10 etkileşiminde, CARD ise kaspaz-9 ve Apaf-1 ile etkileşimde görev alır
