Caspase-9

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Caspase-9 (Cysteinyl Aspartate Specific Proteinase-9) 是一种关键的启动型半胱天冬酶 (Initiator Caspase),位于内源性凋亡途径(又称线粒体途径)的核心位置。作为细胞凋亡级联反应的始动者之一,它在正常状态下以无活性的酶原形式存在于胞质中。一旦线粒体释放细胞色素 c并诱导凋亡小体组装,Caspase-9 会被募集并活化,进而通过有限的蛋白水解作用激活下游的执行型 Caspase(如 Caspase-3),最终导致细胞不可逆的死亡。

Caspase-9
启动型半胱天冬酶-9 · 详细参数
核心特性:线粒体途径的启动开关
氨基酸数目 416 aa (人类)
分子量 (酶原) 46 kDa
功能结构域 CARD 结构域 (N端)
催化中心 Cys285 (活性位点)
基因名称 CASP9 (1p36.21)
关键互作伙伴 Apaf-1, Caspase-3
内源性抑制剂 XIAP
切割底物 Pro-caspase-3/7

活化机制:凋亡小体平台上的精准组装


Caspase-9 的活化并非通过单纯的蛋白水解切割,而是依赖于物理邻近诱导的二聚化:

  • 募集信号: 当细胞受到应激释放细胞色素 c后,Apaf-1 与其结合并消耗 dATP 组装成轮状七聚体。此时,Apaf-1 中央的 CARD 结构域 暴露。
  • 邻近诱导活化: 游离的 Pro-caspase-9 通过其自身的 CARD 结构域与凋亡小体结合。这种物理上的募集使得高浓度的 Caspase-9 单体发生二聚化,从而诱导活性中心的构象改变,获得催化活性。
  • 自剪切与反馈: 活化后的 Caspase-9 可能会发生自剪切(在 Asp315 位点),这有助于其从凋亡小体解离或进一步增强其稳定性。

内源性通路的角色定位

阶段 关键分子 生理事件
启动前 Bax / Bak 线粒体外膜穿孔,释放细胞色素 c。
组装期 Apaf-1 + Cyt c 形成“死亡之轮”(凋亡小体),招募 Caspase-9。
执行期 Caspase-9Caspase-3 Caspase-9 切割并激活效应型 Caspase,开启蛋白降解。

临床与病理研究

  • 肿瘤逃逸: 许多肿瘤细胞通过下调 Caspase-9 表达或上调其抑制因子 XIAP 来逃避化疗诱导的凋亡。
  • 新型疗法: **iCaspase9 (诱导型 Caspase-9)** 技术被应用于过继免疫治疗(如 CAR-T)。通过在 T 细胞中植入一个可被外源小分子药物诱导活化的 Caspase-9 开关,可以在发生严重细胞因子风暴时迅速清除 T 细胞,作为一种“保险丝”机制。

学术参考文献与权威点评 [Academic Review]

[1] Li P, et al. (1997). Cytochrome c and dATP-dependent formation of Apaf-1/caspase-9 complex initiates an apoptotic protease cascade. Cell. 91(4):479-89.
[学术点评]:揭示了内源性通路中 Caspase-9 被凋亡小体激活的经典模型。

[2] Rodriguez J, Lazebnik Y. (1999). Caspase-9 and APAF-1 form an active holoenzyme. Genes & Development. 13(24):3179-84.
[权威点评]:确立了 Caspase-9 与 Apaf-1 形成全酶复合物的生化概念。

           Caspase-9 · 知识图谱
激活上游 凋亡小体Apaf-1细胞色素 cdATP
下游靶点 Caspase-3Caspase-7
调节分子 XIAP (抑制)•Smac/DIABLO (去抑制)