胱天蛋白酶

胱天蛋白酶（英語：Caspases，也被稱為半胱天冬酶）是一類半胱氨酸蛋白酶的統稱。通常半胱天冬酶以酶原的形式合成，稱為半胱天冬酶原（Procaspases）。在人類基因組中，這個蛋白質家族已知包含至少有12個成員^[2] ，它們參與細胞凋亡、發育、壞死、炎症等許多重要的生理過程。其英文名稱「Caspases」來自於半胱氨酸（cysteine）、天冬氨酸（aspartic acid），和蛋白酶（proteases）的字母縮寫。^[3] caspase是一種少見的非常專一的蛋白酶，它們發揮功能時會特異性地進攻蛋白質中的半胱氨酸殘基和切斷天冬氨酸殘基後面的肽鍵。半胱天冬酶家族的成員於1990年代其陸續被發現，之後對半胱天冬酶的研究持續成為熱點，因為細胞凋亡的異常是造成腫瘤、阿茲海默病等嚴重病症的一個主因。

胱天蛋白酶結構域
白介素-1 beta轉換酶(IL1b converting enzyme, ICE)的結構。[1]
鑑定
標誌	Peptidase_C14
Pfam	PF00656（舊版）
Pfam宗系	CL0093（舊版）
InterPro（英語：InterPro）	IPR002398
PROSITE（英語：PROSITE）	PS50208
MEROPS	C14
SCOP（英語：Structural Classification of Proteins）	1ice / SUPFAM
現有可用的蛋白結構： Pfam 結構（舊版） / ECOD PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum（英語：PDBsum） 結構概要

胱天蛋白酶缺乏症已經被確定為腫瘤發展的原因。腫瘤生長可以通過一系列因素的組合發生，包括細胞周期基因中的突變，其消除對細胞生長的限制，以及通過在異常生長的細胞中誘導細胞死亡而響應的凋亡蛋白如胱天蛋白酶的突變^[4]。相反，某些caspase如caspase-3的過度激活可導致過度的程序性細胞死亡。這在神經細胞神經退行性疾病的幾種神經變性疾病中可見，如阿茲海默症(Alzheimer's disease)。

歷史

caspase的發現起源於對秀麗隱杆線蟲發育的研究。線蟲從胚胎發育到成體的過程共產生1090個體細胞，最後只會留下959個。1986年，美國麻省理工學院Horvitz實驗室發現，當基因Ced3或Ced4突變時，1090個細胞全部存活；Ced9突變時，所有細胞在胚胎期死亡，無法得到成蟲^[5]。這一結果暗示了Ced3/4/9以及其同源基因在細胞凋亡之中的重要作用^[6]。

種類

胎生哺乳動物的caspase有十餘種，按功能可以分為兩種：

1. 炎症caspase，包括caspase-1、4、5、11、12，負責產生白介素1（英語：Interleukin-1 family），IL-1前體蛋白需要caspase在特異位點切割後才能成為有活性的細胞因子
2. 凋亡caspase，包括caspase-2、3、6、7、8、9、10，負責介導細胞凋亡，其中又可分為起始caspase和效應caspase兩類。

參見

• 細胞程序性死亡
• 細胞凋亡
• 凋亡小體（英語：apoptosome）

參考資料

1. Wilson KP, Black JA, Thomson JA; et al. Structure and mechanism of interleukin-1 beta converting enzyme. Nature. July 1994, 370 (6487): 270–5. PMID 8035875. doi:10.1038/370270a0. 引文格式1維護：顯式使用等標籤 (link)
2. HUGO Gene Nomenclature Committee. [2012-10-16]. （原始內容存檔於2019-01-20）.
3. Alnemri ES, Emad S; et al. Human ICE/CED-3 Protease Nomenclature. Cell. 1996, 87 (2): 171 [6 March 2011]. PMID 8861900. doi:10.1016/S0092-8674(00)81334-3. （原始內容存檔於2012-12-17）. 引文使用過時參數coauthors (幫助)
4. Goodsell, David S. The Molecular Perspective: Caspases. The Oncologist. 2000-10-01, 5 (5): 435–436 [2017-05-14]. ISSN 1083-7159. PMID 11040280. doi:10.1634/theoncologist.5-5-435. （原始內容存檔於2018-06-08） （英語）.
5. Hengartner, Michael O.; Ellis, Ronald; Horvitz, Robert. Caenorhabditis elegans gene ced-9 protects cells from programmed cell death. Nature. 1992-04, 356 (6369): 494–499 [2022-04-21]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/356494a0. （原始內容存檔於2022-06-15） （英語）.
6. Hengartner, Michael O.; Horvitz, H. Robert. C. elegans cell survival gene ced-9 encodes a functional homolog of the mammalian proto-oncogene bcl-2. Cell. 1994-02-25, 76 (4): 665–676 [2022-04-21]. ISSN 0092-8674. doi:10.1016/0092-8674(94)90506-1. （原始內容存檔於2018-11-21） （英語）.

外部連結

• Apoptosis Video Demonstrates a model of a caspase cascade as it occurs in vivo.
• The Mechanisms of Apoptosis （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） Kimball's Biology Pages. Simple explanation of the mechanisms of apoptosis triggered by internal signals (bcl-2), along the caspase-9, caspase-3 and caspase-7 pathway; and by external signals (FAS and TNF), along the caspase 8 pathway. Accessed 25 March 2007.
• Apoptosis & Caspase 7 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, PMAP-animation
• 醫學主題詞表（MeSH）：Caspases
• Tumors Beware (from Beaker Blog)