WikiSysop: Stvorena nova stranica sa sadržajem: »'''Kaspaza-3''' je protein kodiran genom ''CASP3'' i pripada obitelji cistein-aspartat proteaza (kaspaza), specifičnih endoproteaza koje koriste cistein kao katalitički nukleofil u aktivnom mjestu. Te proteaze cijepaju ciljne proteine neposredno nakon ostatka asparaginske kiseline. Kaspaza-3 ima ključnu ulogu u signalnim putovima programirane stanične smrti (apoptoze), djelujući kao glavna efektorska kaspaza koja pren...«.

2025-06-02T11:24:54Z

Stvorena nova stranica sa sadržajem: »'''Kaspaza-3''' je protein kodiran genom ''CASP3'' i pripada obitelji cistein-aspartat proteaza (kaspaza), specifičnih endoproteaza koje koriste cistein kao katalitički nukleofil u aktivnom mjestu. Te proteaze cijepaju ciljne proteine neposredno nakon ostatka asparaginske kiseline. Kaspaza-3 ima ključnu ulogu u signalnim putovima programirane stanične smrti (apoptoze), djelujući kao glavna efektorska kaspaza koja pren...«.

Nova stranica

'''Kaspaza-3''' je protein kodiran genom ''CASP3'' i pripada obitelji cistein-aspartat proteaza (kaspaza), specifičnih endoproteaza koje koriste cistein kao katalitički nukleofil u aktivnom mjestu. Te proteaze cijepaju ciljne proteine neposredno nakon ostatka [[Asparaginska kiselina|asparaginske kiseline]]. Kaspaza-3 ima ključnu ulogu u signalnim putovima programirane stanične smrti (apoptoze), djelujući kao glavna efektorska kaspaza koja prenosi apoptotske signale izazvane unutarnjim i vanjskim podražajima.<ref name=":0">{{Citiranje časopisa|last=Asadi|first=Marzieh|last2=Taghizadeh|first2=Saeed|last3=Kaviani|first3=Elina|last4=Vakili|first4=Omid|last5=Taheri‐Anganeh|first5=Mortaza|last6=Tahamtan|first6=Mahshid|last7=Savardashtaki|first7=Amir|date=2022-08|title=Caspase‐3: Structure, function, and biotechnological aspects|url=https://iubmb.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bab.2233|journal=Biotechnology and Applied Biochemistry|language=en|volume=69|issue=4|pages=1633–1645|doi=10.1002/bab.2233|issn=0885-4513}}</ref>

=== Podjela kaspaza ===
Ljudske kaspaze svrstavaju se u dvije glavne skupine: apoptotske kaspaze i upalne kaspaze. Apoptotske kaspaze se dodatno dijele na inicijatorske i efektorske kaspaze. Kaspaza-3 pripada skupini efektorskih kaspaza, koje izvršavaju razgradnju staničnih komponenti nakon što ih aktiviraju inicijatorske kaspaze.<ref name=":0" />

== Struktura kaspaze-3 ==
Kaspaza-3, čija molekularna masa iznosi oko 32 kDa, se u stanici sintetizira kao neaktivni zimogen, poznat kao prokaspaza-3. U svojoj neaktivnoj formi, prokaspaza-3 je stabilan dimer, a svaki [[Monomeri|monomer]] sadrži:

* kratku N-terminalnu prodomenu (koja se uklanja tijekom aktivacije),
* veliku podjedinicu,
* malu podjedinicu,
* aktivno mjesto koje uključuje katalitički par aminokiselina – histidin i cistein.

Aktivacija kaspaze-3 događa se cijepanjem između male i velike podjedinice, što uzrokuje konformacijske promjene koje omogućuju formiranje aktivne enzimske forme. Aktivni enzim čini tetramer sastavljen od dva identična heterodimera (svaki sastavljen od velike i male podjedinice), s dva aktivna mjesta.<ref name=":0" />

Svako aktivno mjesto sadrži konzervirani histidin–cistein motiv, koji omogućuje specifično cijepanje supstrata na sekvenci aminokiselina Asp–Glu–Val–Asp (DEVD). Ta specifičnost ključna je za selektivnu razgradnju staničnih proteina tijekom apoptoze.<ref name=":0" />
[[Datoteka:Caspase 3 subunits.png|mini|Slika 1: Struktura kaspaze-3]]

=== Otkriće strukture kaspaze-3 ===
Struktura kaspaze-3 određena je pomoću rendgenske [[Kristalografija|kristalografije]], korištenjem rekombinantnog ljudskog proteina izraženog u bakteriji ''[[Escherichia coli]]''. Protein je eksprimiran u obliku odvojenih podjedinica (p17 i p12), pročišćen, ponovno savijen („foldan“) i stabiliziran peptidnim inhibitorom da bi se mogao kristalizirati. Kristali su dobiveni pri niskom pH i analizirani rendgenskim zrakama u Swiss Light Source-u, pri čemu je postignuta visoka rezolucija od 1,06 Å.

Konačna 3D struktura prikazuje aktivni enzim kao dimer sastavljen od dvije p17 i dvije p12 podjedinice koje tvore jezgru građenu od šest β-lanaca u središtu, okruženih sa po pet [[Alfa-zavojnica|alfa-uzvojnica]] sa svake strane (Slika 1). Ovaj oblik poznat je kao kaspaza-hemoglobinaza strukturni nabor (eng. ''caspase-hemoglobinase fold''), koji je zajednički svim kaspazama.<ref>{{Citiranje časopisa|last=Ganesan|first=Rajkumar|last2=Mittl|first2=Peer R.E.|last3=Jelakovic|first3=Stjepan|last4=Grütter|first4=Markus G.|date=2006-06|title=Extended Substrate Recognition in Caspase-3 Revealed by High Resolution X-ray Structure Analysis|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0022283606005304|journal=Journal of Molecular Biology|language=en|volume=359|issue=5|pages=1378–1388|doi=10.1016/j.jmb.2006.04.051}}</ref>

== Funkcija kaspaze-3 ==
Kaspaza-3 predstavlja ključnu egzekucijsku kaspazu u procesu programirane stanične smrti, odnosno apoptoze. Primarna funkcija kaspaze-3 je proteolitička degradacija unutarstaničnih struktura i regulatornih proteina, što rezultira ireverzibilnim morfološkim i biokemijskim promjenama stanice. Proteolitička aktivnost kaspaze-3 dovodi do karakterističnih značajki apoptoze, poput kondenzacije [[Kromatin|kromatina]], fragmentacije [[Deoksiribonukleinska kiselina|DNA]] i stvaranja apoptotičkih tijela. Aktivacijom ovih mehanizama, kaspaza-3 omogućava energetski kontroliran oblik stanične smrti, čime ima važnu ulogu u održavanju [[Homeostaza|homeostaze]] u višestaničnim organizmima. Njezina je funkcija regulirana posttranslacijskim modifikacijama te interakcijama s drugim staničnim proteinima.<ref>{{Citiranje časopisa|last=Earnshaw|first=William C.|last2=Martins|first2=Luis M.|last3=Kaufmann|first3=Scott H.|date=1999-06|title=Mammalian Caspases: Structure, Activation, Substrates, and Functions During Apoptosis|url=https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.biochem.68.1.383|journal=Annual Review of Biochemistry|language=en|volume=68|issue=1|pages=383–424|doi=10.1146/annurev.biochem.68.1.383|issn=0066-4154}}</ref><ref name=":1">{{Citiranje časopisa|last=Eskandari|first=Ebrahim|last2=Eaves|first2=Connie J.|date=2022-05-12|title=Paradoxical roles of caspase-3 in regulating cell survival, proliferation, and tumorigenesis|url=https://doi.org/10.1083/jcb.202201159|journal=Journal of Cell Biology}}</ref>

== Aktivacija kaspaze-3 ==
Aktivacija proteina kaspaze-3 uključuje aktivaciju neaktivnog zimogena prokaspaze-3 putem njezinog proteolitičkog cijepanje od strane inicijatorskih kaspaza. Kaspaza-8 kao inicijatorska kaspaza sudjeluje u procesu vanjskog (ekstrinzičkog) apoptotskog puta, dok je incijatorska kaspaza-9 uključena u unutarnjem, mitohondrijski ovisnome putu.<ref name=":2">{{Citiranje časopisa|last=Wong|first=Rebecca SY|date=2011-12|title=Apoptosis in cancer: from pathogenesis to treatment|url=https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/1756-9966-30-87|journal=Journal of Experimental & Clinical Cancer Research|language=en|volume=30|issue=1|doi=10.1186/1756-9966-30-87|issn=1756-9966|pmc=3197541|pmid=21943236}}</ref>

Unutarnji, [[Mitohondrij|mitohondrijski]] ovisan put se aktivira kada stanica prepozna unutarnje oštećenje, kao što je oštećenje DNA ili oksidativni stres. U tom slučaju, proteini iz obitelji Bcl-2, poput Bax i Bak, mijenjaju propusnost mitohondrijske membrane, što dovodi do otpuštanja citokroma c iz mitohondrija u citoplazmu. Citokrom c zatim tvori kompleks s Apaf-1 i molekulom dATP, stvarajući multiproteinski kompleks poznat kao apoptosom. U okviru apoptosoma, dolazi do aktivacije kaspaze-9, koja potom aktivira kaspazu-3.<ref name=":1" /><ref name=":2" />

Vanjski ili [[Receptor|receptorski]] put aktivira se putem specifičnih receptora na površini stanice koji pripadaju obitelji receptora smrti, kao što je Fas receptor. Kada se na te receptore vežu odgovarajući ligandi, dolazi do formiranja DISC kompleksa (eng. ''death-inducing signaling complex''), koji aktivira kaspazu-8. Aktivirana kaspaza-8 zatim može izravno cijepati i aktivirati kaspazu-3.<ref name=":1" /><ref name=":2" />

== Lokalizacija kaspaze-3 u stanici ==
Prokaspaza-3 se, u svom neaktivnom obliku, sintetski proizvodi u [[Citosol|citosolu]] na slobodnim ribosomima. Međutim, kako ne posjeduje signalnu peptidnu sekvencu ni domene za njezin transport u [[Endoplazmatska mrežica|endoplazmatski retikulum]], mitohondrij ili [[Stanična jezgra|staničnu jezgru]], njezina lokalizacija u fiziološkim uvjetima ostaje isključivo citoplazmatska.<ref name=":3">{{Citiranje časopisa|last=Kamada|first=Shinji|last2=Kikkawa|first2=Ushio|last3=Tsujimoto|first3=Yoshihide|last4=Hunter|first4=Tony|date=2005-01|title=Nuclear Translocation of Caspase-3 Is Dependent on Its Proteolytic Activation and Recognition of a Substrate-like Protein(s)|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0021925820764501|journal=Journal of Biological Chemistry|language=en|volume=280|issue=2|pages=857–860|doi=10.1074/jbc.C400538200}}</ref>

Nakon aktivacije, kaspaza-3 u početku djeluju u citoplazmi, gdje sudjeluje u razgradnji supstrata povezanih s održavanjem integriteta citoskeleta, mitohondrijske funkcije i transdukcije signala. No, napretkom apoptoze, dolazi do prijenosa aktivne kaspaze-3 u staničnu jezgru. Iako ne sadrži klasičnu nuklearnu lokalizacijsku sekvencu, transport kaspaze-3 u jezgru omogućen je proteolitičkom degradacijom [[Unutarnja jezgrina ovojnica|unutarnje jezgrine ovojnice]]. Takva je razgradnja posljedica cijepanja [[Lamin|lamina]] A/C od strane same kaspaze-3. Spomenuta kompromitacija jezgrine barijere rezultat je pasivne difuzije aktivne kaspaze-3 iz citoplazme u nukleoplazmu.<ref name=":3" /><ref>{{Citiranje časopisa|last=Zhivotovsky|first=Boris|last2=Samali|first2=Afshin|last3=Gahm|first3=Annie|last4=Orrenius|first4=Sten|date=1999-07|title=Caspases: their intracellular localization and translocation during apoptosis|url=https://www.nature.com/articles/4400536|journal=Cell Death & Differentiation|language=en|volume=6|issue=7|pages=644–651|doi=10.1038/sj.cdd.4400536|issn=1350-9047}}</ref>

== Interakcije kaspaze-3 s drugim proteinima ==
Kaspaza-3 uspostavlja složene i funkcionalno ključne interakcije s različitim proteinima. Takve interakcije omogućuju preciznu i učinkovitu regulaciju procesa programirane stanične smrti, apoptoze.

=== Interakcija kaspaze-3 i ICAD-a u apoptozi ===
Jedan od ključnih proteina s kojim kaspaza-3 stupa u interakciju jesu ICAD (eng. ''Inhibitor of Caspase-Activated DNase'') proteini. U zdravim stanicama ICAD se veže za enzim CAD (eng. ''Caspase-Activated DNase'') čime sprječava njegovu aktivnost. Uloga CAD enzima očituje se u fragmentaciji DNA, što označava ključni korak u završnoj fazi apoptoze. Svojom aktivacijom, kaspaza-3 cijepa ICAD, oslobađajući pritom CAD iz njegovog [[Inhibitor|inhibitora]]. Oslobođeni CAD zatim migrira u jezgru i započinje fragmentaciju genomske DNA, što rezultira raspadom DNA i pripremom stanice za kontroliranu smrt.<ref name=":1" /><ref>{{Citiranje časopisa|last=Enari|first=Masato|last2=Sakahira|first2=Hideki|last3=Yokoyama|first3=Hideki|last4=Okawa|first4=Katsuya|last5=Iwamatsu|first5=Akihiro|last6=Nagata|first6=Shigekazu|date=1998-01-01|title=A caspase-activated DNase that degrades DNA during apoptosis, and its inhibitor ICAD|url=https://www.nature.com/articles/34112|journal=Nature|language=en|volume=391|issue=6662|pages=43–50|doi=10.1038/34112|issn=0028-0836}}</ref>

=== Interakcija kaspaze-3 i PARP-a u apoptozi ===
PARP (eng. ''Poly (ADP-ribose) polymerase'') je obitelj proteina koja sudjeluje u procesu prepoznavanja i [[Popravak DNK|popravljanja DNA]]. Međutim, tijekom apoptoze dolazi do interakcije s kaspazom-3, proteinom koji cijepa PARP i time rezultira njegovom deaktivacijom. Gubitkom svoje funkcije popravka DNA, PARP više ne može spriječiti nakupljanje oštećenja, čime kaspaza-3 učinkovito usmjerava teško oštećene stanice prema programiranoj staničnoj smrti.<ref>{{Citiranje časopisa|last=Los|first=Marek|last2=Mozoluk|first2=Malgorzata|last3=Ferrari|first3=Davide|last4=Stepczynska|first4=Anna|last5=Stroh|first5=Christopher|last6=Renz|first6=Andrea|last7=Herceg|first7=Zdenko|last8=Wang|first8=Zhao-Qi|last9=Schulze-Osthoff|first9=Klaus|date=2002-03|editor-last=Hunter|editor-first=Tony|title=Activation and Caspase-mediated Inhibition of PARP: A Molecular Switch between Fibroblast Necrosis and Apoptosis in Death Receptor Signaling|url=https://www.molbiolcell.org/doi/10.1091/mbc.01-05-0272|journal=Molecular Biology of the Cell|language=en|volume=13|issue=3|pages=978–988|doi=10.1091/mbc.01-05-0272|issn=1059-1524|pmc=99613|pmid=11907276}}</ref>

=== Interakcija kaspaze-3 i IAP-a u apoptozi ===
Aktivnost kaspaze-3 regulirana je njezinim interakcijama s inhibitorima, osobito članovima obitelji IAP (eng. ''Inhibitor of Apoptosis Proteins''). Među njima se posebno ističe XIAP (eng. ''X-linked IAP'') koji se izravno veže na aktivnu kaspazu-3, čime blokira njezinu funkciju i štiti stanice od prijevremenog ulaska u apoptozu. Međutim, u uvjetima snažnog apoptotskog signala, iz mitohondrija se otpuštaju proteini poput SMAC/DIABLO. Takvi se proteini vežu i neutraliziraju IAP proteine, oslobađajući pritom kaspazu-3 od njihove inhibicije i omogućujući daljnji tijek apoptoze.<ref>{{Citiranje časopisa|last=Aiguo|first=Wu|last2=Guangren|first2=Duan|date=2006-07|title=PMID Observer Design of Descriptor Linear Systems|url=https://doi.org/10.1109/chicc.2006.4347343|journal=2007 Chinese Control Conference|publisher=IEEE|pages=161–165|doi=10.1109/chicc.2006.4347343}}</ref><ref>{{Citiranje časopisa|last=Yang|first=Yi Li|last2=Li|first2=Xiao Ming|date=2000-09|title=The IAP family: endogenous caspase inhibitors with multiple biological activities|url=https://www.nature.com/articles/7290046|journal=Cell Research|language=en|volume=10|issue=3|pages=169–177|doi=10.1038/sj.cr.7290046|issn=1748-7838}}</ref>

== Bolesti ==

=== Tumori ===
Smanjenom aktivnošću kaspaze-3 ili sniženom koncentracijom samog [[Enzim|enzima]] može doći do disregulacije apoptoze i apoptotskih signalnih kaskadi. Takva funkcija ovog enzima može utjecati na povećani rast i [[Proliferacija|proliferaciju]] stanica, a posljedično može nastati niz različitih tumora i malignih formacija. Problem nastaje i u alternativnom putu kada kaspaza-3 obavi svoju ulogu u apoptozi, a stanica i njezina DNA ne razgrade se u potpunosti drugim [[Homeostaza|homeostatskim]] mehanizmima. U ovom slučaju mutirani dijelovi DNA mogu također uzrokovati produkciju i rast tumora. Neki od najčešćih tumora u kojima kaspaza-3 igra važnu ulogu jesu rak dojke i pluća.<ref name=":0" />

=== Alzheimerova bolest ===
Povećana aktivnost i koncentracija kaspaze-3 povezana je s pojavom i napretkom neurodegenerativnih bolesti. U Alzheimerovoj bolesti dolazi do povećanja koncentracije navedenog enzima te njegova funkcija postaje pojačana, a to u konačnici dovodi do brže i pretjerane razgradnje [[Neuron|neurona]] te pogoršanja kliničke slike pacijenta.<ref name=":0" /><ref name=":2" /><ref name=":4">{{Citiranje časopisa|last=Wójcik|first=Piotr|last2=Jastrzębski|first2=Michał K.|last3=Zięba|first3=Agata|last4=Matosiuk|first4=Dariusz|last5=Kaczor|first5=Agnieszka A.|date=2024-07|title=Caspases in Alzheimer’s Disease: Mechanism of Activation, Role, and Potential Treatment|url=https://link.springer.com/10.1007/s12035-023-03847-1|journal=Molecular Neurobiology|language=en|volume=61|issue=7|pages=4834–4853|doi=10.1007/s12035-023-03847-1|issn=0893-7648|pmc=11236938|pmid=38135855}}</ref>

Alzheimerova bolest očituje se nakupljanjem Aβ plakova i [[Tau (protein)|tau proteina]] koji uzrokuju upalu i proizvodnju reaktivnih kisikovih vrsti (ROS). Posljedično se pokreću intrinzični i ekstrinzični apoptotski putovi koji aktiviraju kaspazu-3 i vode stanicu, tj. neurone u programiranu smrt.<ref name=":0" /><ref name=":2" /><ref name=":4" /><ref>{{Citiranje časopisa|last=Naghshbandieh|first=Adele|date=2024|title=Assessment of the level of apoptosis in differentiated pseudo-neuronal cells derived from neural stem cells under the influence of various inducers|url=https://e-century.us/files/ajsc/13/6/ajsc0160196.pdf|journal=American Journal of Stem Cells|volume=13|issue=6|pages=250–270|doi=10.62347/BPTG6174}}</ref>

=== Kardiovaskularne bolesti ===
Ishemično srčano tkivo, uslijed [[Infarkt miokarda|srčanog udara]] može dovesti do pretjerane aktivacije kaspaze-3 te do pretjeranog uništenja [[Miocit|kardiomiocita]]. Progresivni gubitak kardiomiocita dovodi do smanjene funkcije srčanog mišića, a kao krajnju posljedicu može imati i zatajenje srca.<ref name=":0" /><ref>{{Citiranje časopisa|last=Chiong|first=M|last2=Wang|first2=Z V|last3=Pedrozo|first3=Z|last4=Cao|first4=D J|last5=Troncoso|first5=R|last6=Ibacache|first6=M|last7=Criollo|first7=A|last8=Nemchenko|first8=A|last9=Hill|first9=J A|last10=Lavandero|first10=S|date=2011-12-22|title=Cardiomyocyte death: mechanisms and translational implications|url=https://www.nature.com/articles/cddis2011130|journal=Cell Death & Disease|language=en|volume=2|issue=12|pages=e244–e244|doi=10.1038/cddis.2011.130|issn=2041-4889|pmc=3252742|pmid=22190003}}</ref>

=== Terapeutski pristup ===
Iako nema odobrene terapije za poboljšanje funkcije kaspaze-3, u tijeku je niz istraživanja koji pokazuju pozitivne rezultate in vitro i na modelnim organizmima. [[Genska terapija]] pokazuje vrlo dobre rezultate u nadomjesku kaspaze–3 kod tumora, a inhibitori kaspaze-3 daju nadu za olakšavanje simptoma i usporavanje progresije Alzheimerove bolesti i nekih srčanih bolesti.<ref name=":0" />

=== Metode istraživanja kaspaze-3 ===
Najčešće metode koje mjere aktivnost i koncentraciju kaspaze-3 jesu Western blot, [[fluorescencija]] i protočna citometrija.<ref>{{Citiranje časopisa|last=Kari|first=Sana|last2=Subramanian|first2=Kumar|last3=Altomonte|first3=Ilenia Agata|last4=Murugesan|first4=Akshaya|last5=Yli-Harja|first5=Olli|last6=Kandhavelu|first6=Meenakshisundaram|date=2022-08|title=Programmed cell death detection methods: a systematic review and a categorical comparison|url=https://link.springer.com/10.1007/s10495-022-01735-y|journal=Apoptosis|language=en|volume=27|issue=7-8|pages=482–508|doi=10.1007/s10495-022-01735-y|issn=1360-8185|pmc=9308588|pmid=35713779}}</ref>

== Izvori ==
{{Izvori}}

Kaspaza-3 - Povijest promjena