Caspase的效应机制

凋亡细胞的特征性表现为：DNA裂解为200bp左右的片段，染色质浓缩、细胞膜泡化、细胞皱缩，最后形成由细胞膜包裹的凋亡小体，然后，这些凋亡小体被Mqo所吞噬。这一过程经历30～60Hlln。

Caspase引起上述细胞凋亡相关变化的全过程尚不完全清楚，但至少包括以下三种机制。

A.分解凋亡抑制物ICAO，使脱氧核糖核酸酶CAD激活，引起DNA片段化；

B．分解核纤层，破坏核膜结构；

C.切开蛋白质的调节结构域及催化结构域，使蛋白质失活。

1．灭活凋亡抑制物 正常活细胞因为脱氧核糖核酸酶处于无活性状态而不出现DNA断裂，这是因为该核酸酶和抑制物结合在一起。如果抑制物被破坏，脱氧核糖核酸酶即可激活，引起DNA发生片段化(fragmentation)。现知caspase可以裂解这种抑制物而激活核酸酶，因而把这种酶称为caspase激活的脱氧核糖核酸酶(caspase-activatedde oxyribonulease，CAD)，而把它的抑制物称为ICAD 。

因而，在正常情况下，CAD不显示活性是因为CAD-ICAD 以一种无活性的形式存在。ICAD 一旦被caspase水解，即赋予CAD以核酸酶活性，DNA片段化随之产生。CAD只在ICAD 存在时才能合成并显示活性，提示CAD-ICAD 以一种共转录方式发挥作用，因而ICAD 对CAD的活化与抑制都是必须的。

Caspase家族还与Bcl-2家族成员相互作用，调节凋亡的发生。Bd-2是一个大家族，分成抗凋亡成员(如Bd-2、BcbⅪ、Bcl-w、A1、Mcii和ElBi9KD等)和促凋亡成员(如Bad、Bax、Bcl-Xs、Bak、Bik、Bid等)两大类。Bad和Bax通过与Bd-2或Bcbxl结合形成无功能的异二聚体干扰后两者抗凋亡活性。Bd 2又能通过Bag-1使Bad发生磷酸化，造成Bad与BclXl脱离，恢复Bcl-2抑制凋亡的活性。Caspase通过灭活Bcl-2蛋白和产生促凋亡的片段，诱导凋亡。

2．破坏细胞结构Caspase可直接破坏某些细胞结构，如裂解核纤层。核纤层(1amina)是由核纤层蛋白通过聚合作用而连成头尾相接的多聚体，由此形成核膜的骨架结构，使染色质得以形成并进行正常的排列。在细胞发生凋亡时，核纤层蛋白作为底物被caspase在一个近中部的固定部位所裂解，从而使核纤层蛋白崩解，导致靶细胞发生染色质固缩。

3．使调节蛋白丧失功能Caspase可作用于几种与细胞骨架调节有关的酶或蛋白，改变细胞结构。其中包括凝胶原蛋白(gelson)、黏着斑激酶(focaladhesionkinase，FAK)、p21活化激酶2(PAK2)等。这些蛋白的裂解导致其活性下调。如caspase可裂解凝胶原蛋白而产生片段，使之不能通过肌动蛋白纤维来调节细胞骨架。

除此以外，Caspase还能灭活或下调与DNA修复有关的酶(如DNA-PKcs)、mRNA剪切蛋白(如U1―70K)和DNA交联蛋白(如复制因子C)。由于caspase的作用，这些蛋白功能被抑制，使细胞的增殖与复制受阻，并发生凋亡。

所有这些都表明caspase以一种有条不紊的方式进行“破坏”：它们切断细胞与周围的联系、拆散细胞骨架、阻断细胞DNA复制和修复、干扰mRNA剪切、损伤DNA与核膜结构、诱导细胞表达可被吞噬的信号、并进一步使之降解为凋亡小体。随着对caspase作用底物的深入分析，它们参与诱导细胞凋亡的机制将被进一步阐明。