CASPASE: संरचना, प्रकार और कार्य - जीवविज्ञान - 2025

Caspases क्रमादेशित कोशिका मृत्यु या apoptosis के प्रेरक प्रोटीन मार्ग हैं। वे अत्यधिक संरक्षित सिस्टीन-आश्रित और एस्पार्टेट-विशिष्ट प्रोटीज़ के परिवार से हैं, जहाँ से उनका नाम आता है।

वे अपनी संरचनाओं में एसेप्टिक एसिड अवशेषों के साथ प्रोटीन सब्सट्रेट को साफ करने के लिए एक उत्प्रेरक न्यूक्लियोफाइल के रूप में अपनी सक्रिय साइट में सिस्टीन अवशेषों को नियुक्त करते हैं और यह फ़ंक्शन एपोप्टोटिक प्रोग्राम के निष्पादन के लिए महत्वपूर्ण है।

कैस्पास -3 की संरचना (स्रोत: जवाहर स्वामीनाथन और विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से यूरोपीय जैव सूचना विज्ञान संस्थान में एमएसडी स्टाफ)

बहुकोशिकीय जीवों में एपोप्टोसिस एक अत्यंत महत्वपूर्ण घटना है, क्योंकि यह होमियोस्टेसिस और ऊतक अखंडता के रखरखाव में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

एपोप्टोसिस में कैसपेस की भूमिका होमियोस्टेसिस और मरम्मत की महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में योगदान देती है, साथ ही संरचनात्मक घटकों की दरार भी होती है जो मरने वाले सेल के क्रमबद्ध और व्यवस्थित विघटन में परिणाम करती है।

इन एंजाइमों को पहले सी। एलिगेंस में वर्णित किया गया था और फिर स्तनधारियों में संबंधित जीन पाए गए, जहां उनके कार्यों को विभिन्न आनुवंशिक और जैव रासायनिक दृष्टिकोणों के माध्यम से स्थापित किया गया था।

संरचना

प्रत्येक सक्रिय कास्पेज़ दो अग्रदूत जैमोजेनिक प्रो-कैस्पैसेस के प्रसंस्करण और स्व-संघ से निकलता है। ये अग्रदूत "निष्क्रिय" उत्प्रेरक गतिविधि और 32 से 55 kDa तक के आणविक भार के साथ त्रिपक्षीय अणु हैं।

तीन क्षेत्रों को P20 (17-21 kDa का बड़ा आंतरिक केंद्रीय डोमेन और कैटेलिटिक सबयूनिट का सक्रिय स्थान) के रूप में जाना जाता है, p10 (10-13 kDa का सी-टर्मिनल डोमेन जिसे छोटे कैटेलिटिक सबयूनिट और डीडी डोमेन के रूप में भी जाना जाता है। (मृत्यु डोमेन, 3-24 केडीए, एन-टर्मिनस पर स्थित)।

कुछ प्रो-कैसपेज़ में p20 और p10 डोमेन को रिक्ति के एक छोटे अनुक्रम द्वारा अलग किया जाता है। एन-टर्मिनल छोर पर मृत्यु या डीडी के विलोम में 80-100 अवशेष हैं जो एपोपोटिक संकेतों के पारगमन में शामिल सुपरफैमिली के संरचनात्मक रूपांकनों का गठन करते हैं।

डीडी डोमेन, बदले में, दो उप-डोमेन में विभाजित किया गया है: इफ़ेक्टर डेथ डोमेन (डीईडी) और कैस्पेज़ भर्ती डोमेन (सीएआरडी), जो 6-7 एंटीपैरल समानांतर α-amphipathic हेलिकॉप्टरों द्वारा गठित होते हैं - साथ बातचीत करते हैं इलेक्ट्रोस्टैटिक या हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन के माध्यम से अन्य प्रोटीन।

कैसपेज़ में कई संरक्षित अवशेष होते हैं जो संरचना की समग्र स्थापना और लिगेंड के साथ संयोजन और ज़ीमोज़ेन के प्रसंस्करण के साथ-साथ अन्य नियामक प्रोटीन के लिए जिम्मेदार होते हैं।

प्रो-कैसपेज़ 8 और 10 के पास दो डीईडी डोमेन हैं जो उनके प्रो-डोमेन के भीतर मिलकर बनाए गए हैं। प्रो-कैसपेज़ 1, 2, 4, 5, 9, 11 और 12 में एक कार्ड डोमेन होता है। दोनों डोमेन मौत या सूजन को प्रेरित करने वाले परिसरों में सर्जक कैस्पैसेस की भर्ती के लिए जिम्मेदार हैं।

सक्रियण

प्रत्येक प्रो-कस्पेज़ को विशिष्ट संकेतों का जवाब देकर और विशिष्ट एसपारटिक एसिड अवशेषों पर चयनात्मक प्रोटियोलिटिक प्रसंस्करण द्वारा सक्रिय किया जाता है। प्रसंस्करण, होमोडिमेरिक प्रोटीज के गठन के साथ समाप्त होता है जो एपोप्टोटिक प्रक्रिया शुरू करते हैं।

आरंभकर्ता कैसपेज़ डिमराइज़ेशन द्वारा सक्रिय होते हैं, जबकि इफ़ेक्टर्स इंटर-डोमेन के क्लीवेज द्वारा सक्रिय होते हैं। कैसपेज़ की सक्रियता के लिए दो मार्ग हैं; बाहरी और आंतरिक।

एक्सट्रिंसिक मार्ग या डेथ रिसेप्टर-मध्यस्थता मार्ग का अर्थ है कि प्रो-कैसपेस -8 और 10 के लिए एक एक्टिवेटर कॉम्प्लेक्स के रूप में डेथ सिग्नलिंग कॉम्प्लेक्स की भागीदारी।

आंतरिक मार्ग या माइटोकॉन्ड्रियल-मध्यस्थता मार्ग एपोप्टोसोम को प्रो-कस्पासे -9 के लिए एक उत्प्रेरक के रूप में नियुक्त करता है।

प्रकार

स्तनधारियों में लगभग 15 अलग-अलग कैसपेज़ होते हैं, जो एक ही आनुवंशिक परिवार से आते हैं। यह सुपरफ़ैमिली अन्य सबफ़ैमिली को समाहित करती है जो प्रो-डोमेन और उनके कार्यों की स्थिति के आधार पर वर्गीकृत की जाती हैं।

स्तनधारियों में आमतौर पर कैसपेस के 3 उपवर्गों को जाना जाता है:

1-भड़काऊ या समूह I कैस्पैसेस: बड़े प्रो-डोमेन (कैस्पेज़ -1, कैस्पेज़ -4, कैस्पेज़ -5, कैस्पेज़ -12, कैस्पेज़ -13 और कैस्पेज़ -14) के साथ कैसपेज़ जिनकी साइटोकिन्स की परिपक्वता में मौलिक भूमिका होती है और भड़काऊ प्रतिक्रिया में।

2-एपोप्टोसिस दीक्षा या समूह II कैसपेस: उनके पास एक लम्बा समर्थक डोमेन (90 से अधिक अमीनो एसिड) है जिसमें या तो एक डीईडी डोमेन (कास्पेज़ -8 और कैस्पेज़ -10) या कैसपेज़ भर्ती डोमेन (कास्पेज़ -2) है और कास्पेज़ -9)

3-एफिशिएंट कैस्पैसेस या समूह III: उनके पास लघु समर्थक डोमेन (20-30 अमीनो एसिड) हैं।

विशेषताएं

अलग-अलग कैसपेज़ के अधिकांश कार्यों को आनुवांशिक मौन प्रयोगों या म्यूटेंट प्राप्त करने के माध्यम से स्पष्ट किया गया है, प्रत्येक के लिए विशेष फ़ंक्शन की स्थापना।

एपोप्टोटिक कार्य करता है

कस्पासे-स्वतंत्र एपोप्टोटिक मार्गों के अस्तित्व के बावजूद, ये एंजाइम कई क्रमादेशित कोशिका मृत्यु की घटनाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं, जो बहुकोशिकीय जीवों की प्रणालियों के एक बड़े हिस्से के सही विकास के लिए आवश्यक हैं।

एपोप्टोटिक प्रक्रियाओं में, दीक्षा वाले कैसपेज़ -2, -8, -9 और -10 होते हैं, जबकि प्रभावकार कैसपेज़ में कैसपेज़ -3, -6 और -7 होते हैं।

इसके विशिष्ट इंट्रासेल्युलर लक्ष्यों में परमाणु लामिना और साइटोस्केलेटल प्रोटीन शामिल हैं, जिनमें से दरार कोशिका मृत्यु को बढ़ावा देती है।

गैर-एपोप्टोटिक कार्य

Caspases न केवल कोशिका में एक एपोप्टोटिक भूमिका निभाते हैं, क्योंकि इनमें से कुछ एंजाइमों की सक्रियता का प्रदर्शन कोशिका मृत्यु प्रक्रियाओं की अनुपस्थिति में किया गया है। इसकी गैर-एपोप्टोटिक भूमिका में प्रोटियोलिटिक और गैर-प्रोटियोलिटिक फ़ंक्शन शामिल हैं।

वे कोशिका विघटन से बचने के लिए एंजाइम के प्रोटियोलिटिक प्रसंस्करण में भाग लेते हैं; इसके लक्ष्य में प्रोटीन जैसे साइटोकिन्स, काइनेज़, प्रतिलेखन कारक और पोलीमरेज़ शामिल हैं।

ये कार्य प्रो-कैस्पैसेस या उनके प्रोटीयोलाइटिक लक्ष्य के बाद के अनुवाद-संबंधी प्रसंस्करण के लिए संभव हैं, सेल डिब्बों के बीच एंजाइमों के स्थानिक पृथक्करण, या अन्य अपस्ट्रीम प्रभावकार प्रोटीन द्वारा विनियमन।

प्रतिरक्षा कार्य

कुछ कैसपेज़ प्रतिरक्षा प्रणाली के महत्वपूर्ण कारकों के प्रसंस्करण में शामिल हैं, जैसे कि कस्पेज़ -1 का मामला है, जो परिपक्व आईएल -1β बनाने के लिए प्रो-इंटरलेयुकिन -1β प्रक्रिया करता है, जो भड़काऊ प्रतिक्रिया के लिए एक महत्वपूर्ण मध्यस्थ है।

कैस्पासे -1 IL-18 और IL-33 जैसे अन्य इंटरल्यूकिन के प्रसंस्करण के लिए भी जिम्मेदार है, जो भड़काऊ प्रतिक्रिया और जन्मजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं।

सेल प्रसार में

कई मायनों में, कैसपेज़ सेल प्रसार में शामिल हैं, विशेष रूप से लिम्फोसाइटों और प्रतिरक्षा प्रणाली की अन्य कोशिकाओं में, कैसपेज़ -8 सबसे महत्वपूर्ण एंजाइमों में से एक है।

Caspase-3 में सेल साइकल रेगुलेशन के कार्य भी दिखाई देते हैं, क्योंकि यह साइक्लिन-डिपेंडेंट किनेज (CDK) इनहिबिटर p27 को प्रोसेस करने में सक्षम है, जो सेल साइकल इंडक्शन की प्रगति में योगदान देता है।

अन्य कार्य

कुछ कैस्पैसेस कोशिका विभेदन की प्रगति में शामिल होते हैं, विशेषकर कोशिकाओं के बाद के माइटोटिक अवस्था में प्रवेश करने वाले, जिन्हें कभी-कभी अधूरे एपोप्टोसिस की प्रक्रिया माना जाता है।

कैसपेस -3 मांसपेशियों की कोशिकाओं के उचित भेदभाव के लिए महत्वपूर्ण है, और अन्य कैसपेस भी मायलोइड्स, मोनोसाइट्स और एरिथ्रोसाइट्स के भेदभाव में शामिल हैं।

संदर्भ

1. चौधरी, आई।, थरकान, बी।, और भट, जीके (2008)। कैस्पैसेस - एक अद्यतन। तुलनात्मक जैव रसायन और शरीर विज्ञान, भाग बी, १५१, १०-२istry।
2. डीगटरेव, ए।, बॉयस, एम।, और युआन, जे। (2003)। एक दशक के कास्पेस। ऑन्कोजीन, 22, 8543-8567।
3. इर्नशॉ, डब्ल्यूसी, मार्टिंस, एलएम, और कॉफमैन, एसएच (1999)। स्तनधारी कैस्पैसेस: एपोप्टोसिस के दौरान संरचना, सक्रियण, सबस्ट्रेट्स और कार्य। जैव रसायन विज्ञान की वार्षिक समीक्षा, 68, 383–424।
4. लोदीश, एच।, बर्क, ए।, कैसर, सीए, क्राइगर, एम।, बोरस्टेर, ए।, प्लोएग, एच।,… मार्टिन, के (2003)। आणविक कोशिका जीव विज्ञान (5 वां संस्करण)। फ्रीमैन, डब्ल्यूएच एंड कंपनी।
5. निकोलसन, डी।, और थॉर्नबेरी, एन। (1997)। कैस्पैसेस: हत्यारा प्रोटीज। TIBS समीक्षा, 22, 299-306।
6. स्टेंनिक, एचआर, और साल्वसेन, जीएस (1998)। कैस्पैसेस के गुण। बायोचीमिका एट बायोफिसिका एक्टा, 1387, 17–31।