Jaký je vztah mezi kaspázami a apoptózou?

Kaspázy jsou vysoce důležité proteiny, které jsou nezbytné pro dokončení apoptózy nebo programované buněčné smrti v celé řadě organismů. Apoptóza se konkrétně týká úmyslné a prospěšné smrti buněk v těle. Kaspázy jsou někdy označovány jako exekuční proteiny kvůli zvláštnímu vztahu mezi kaspázami a apoptózou. Existuje mnoho různých typů kaspáz, které společně způsobují fyziologické změny v buňkách, které vedou k buněčné smrti.

Kaspázy jsou cysteinové proteázy, což znamená, že se jedná o proteiny, které štěpí polypeptidy. Zejména působí na aminokyselinu cystein, běžnou složku v mnoha různých proteinech. Přestože jsou jejich základní složky velmi podobné, pro apoptózu jsou nezbytné různé typy kaspáz s různými specifičnostmi.

Vztah mezi kaspázami a apoptózou je velmi komplexní a je velmi zajímavý v biomedicínském výzkumu. Existuje několik různých typů kaspáz, které jsou nezbytné k vyvolání apoptózy. Například iniciační kaspázy štěpí určité části efektorových kaspáz a účinně je „aktivuje“. Tyto aktivované efektorové kaspázy dále štěpí určité buněčné komponenty, které jsou nezbytné pro pokračující přežití buňky. Jiné proteiny známé jako inhibitory kaspázy mohou účinně zastavit tento proces v různých stádiích, a tím zabránit apoptóze.

Regulace kaspáz je nezbytná k zajištění toho, aby vztah mezi kaspázami a apoptózou nebyl škodlivý. Normálně je apoptóza dobrá věc; pokud k tomu dojde příliš rychle nebo příliš pomalu, může to být destruktivní. K primární regulaci kaspáz dochází po translaci, což znamená, že k regulaci nedochází, dokud nebyla genetická informace použita k produkci proteinů. Kaspázy jsou tedy v případě potřeby okamžitě dostupné, protože samotné proteiny jsou inhibovány nebo aktivovány, nikoli jejich produkce. Pokud by regulace nastala před translací, byl by mezi zpožděním mezi proteiny a jejich skutečným účinkem zpoždění, protože proteiny by musely být syntetizovány dříve, než by mohly fungovat.

Kaspázy a apoptóza jsou pozoruhodné částečně díky své roli v rakovině. Jednou z charakteristik rakoviny je to, že rakovinné buňky nepodstoupí apoptózu, takže se dokáží replikovat donekonečna, aniž by podléhaly normální buněčné smrti. Bylo zjištěno, že mnoho vzorků rakovinné tkáně má velmi nízkou hladinu jedné nebo více kaspáz, takže normální cesty, které vedou k buněčné smrti, nemohou dokončit. Vědci se velmi zajímají o kaspázy a apoptózu z důvodu možnosti vývoje léčebných metod založených na použití kaspáz k indukci apoptózy.