Η δραστηριότητα της κασπάσης οφείλεται σε μια ομάδα πολύ περίπλοκων ενζύμων που ρυθμίζουν τον προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο, ή απόπτωση, σε πολυκύτταρους οργανισμούς. Τα ένζυμα που εμπλέκονται σε αυτή τη δραστηριότητα είναι ένας υπότυπος μιας κατηγορίας πρωτεασών – ένζυμα που διασπούν άλλες πρωτεΐνες. Υπάρχουν διάφοροι τύποι κασπασών που έχουν διαφορετικές λειτουργίες στην πρόκληση απόπτωσης. Οι αλλαγές στη ρύθμιση της απόπτωσης μπορεί να οδηγήσουν σε καρκίνο ή αυτοάνοση ασθένεια, οπότε υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για την καλύτερη κατανόηση της βιοχημείας και της γενετικής της ενεργοποίησης της κασπάσης στα ανθρώπινα κύτταρα χρησιμοποιώντας πιο απλούς οργανισμούς.
Για να μην καταστραφούν τα κύτταρα, οι κασπάσες διατηρούνται σε ανενεργή κατάσταση. Τέτοια ανενεργά ένζυμα είναι γνωστά ως ζυμογόνα. Μόλις ξεκινήσει η διαδικασία του αποπτωτικού θανάτου, οι κασπάσες ενεργοποιούνται έχοντας διασπάσει μέρος της δομής τους. Σε αντίθεση με πολλούς σημαντικούς κυτταρικούς παράγοντες, αυτά τα ένζυμα διατηρούνται στο ήδη φτιαγμένο κύτταρο, αλλά σε λανθάνουσα κατάσταση, έτοιμα να ενεργοποιηθούν μόλις χρειαστούν.
Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες δραστηριότητας κασπάσης που ενεργοποιούν την απόπτωση. Οι πρώτες είναι κασπάσες έναρξης, οι οποίες ρυθμίζονται από αναστολείς. Αυτά τα ένζυμα ενεργοποιούνται μόλις προκληθεί η διαδικασία προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου. Οι ενεργές κασπάσες έναρξης διασπούν τις ανενεργές κασπάσες τελεστών, οι οποίες στη συνέχεια ενεργοποιούν την απόπτωση.
Μία από τις βασικές διαδικασίες της απόπτωσης είναι η διάσπαση του χρωμοσωμικού DNA στις επιμέρους μονάδες του. Οι δραστικές κασπάσες αναστέλλουν τα ένζυμα που επιδιορθώνουν το κατεστραμμένο DNA. Σπάνε επίσης πρωτεΐνες, όπως το lamin, που διατηρούν τον πυρήνα μαζί ως μία μονάδα. Επιπλέον, η δραστικότητα της κασπάσης μπορεί να προκαλέσει θραύση του πυρηνικού DNA.
Με τέτοιες δραματικές αλλαγές να συμβαίνουν, το κύτταρο πεθαίνει, κάτι που δεν είναι απαραίτητα κακό για τον οργανισμό. Είναι φυσιολογικό για ένα άτομο να πεθαίνει δεκάδες δισεκατομμύρια κύτταρα την ημέρα και να δημιουργούνται νέα. Το πρόβλημα είναι όταν η ρύθμιση της απόπτωσης πάει στραβά. Με πολύ μικρή απόπτωση που λαμβάνει χώρα, τα κύτταρα σε αυτόν τον ιστό μπορούν να εξαπλωθούν και να σχηματίσουν έναν όγκο. Εάν υπάρχει υπερβολική απόπτωση, μπορεί να λάβει χώρα ατροφία.
Οι οριστικές μελέτες για τις επιδράσεις των ενζύμων βασίζονται σε έναν αριθμό παραγόντων, συμπεριλαμβανομένης της μελέτης μεταλλαγμένων που στερούνται δραστηριότητας. Είναι δύσκολο και ανήθικο να διεξάγουμε τέτοιες μελέτες σε ανθρώπους. Συχνά, η εργασία με απόπτωση πραγματοποιείται με νηματώδεις ή μύγες φρούτων.
Για να διατηρήσουμε τη σύγχυση στο ελάχιστο, οι κασπάσες αριθμούνται, ξεκινώντας από την κασπάση 1 και περνώντας στο 12. Δεδομένης της πολυπλοκότητας αυτής της ομάδας ενζύμων, δεν θα ήταν περίεργο αν ανακαλυφθούν περισσότερα ένζυμα με αυτόν τον τύπο δραστηριότητας. Εκτός από τον ρόλο τους στον προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο, αυτά τα ένζυμα εμπλέκονται επίσης στη φλεγμονή, στον κυτταρικό τραυματισμό και στην ανάπτυξη.
Οι κασπάσες ανήκουν σε μια συγκεκριμένη κατηγορία πρωτεασών, γνωστές ως πρωτεάσες κυστεΐνης. Οι πρωτεάσες ταξινομούνται είτε από τα υποστρώματα που χρησιμοποιούν είτε από τη φύση της ενεργού θέσης τους. Οι πρωτεάσες κυστεΐνης ορίζονται από την τελευταία ομάδα και όλες έχουν το αμινοξύ κυστεΐνη στη δραστική τους θέση.
Υπάρχει μεγάλος αριθμός εμπορικών κιτ για την ανίχνευση δραστηριότητας κασπάσης. Βασίζονται στη μέτρηση της δραστηριότητας της πρωτεάσης καθώς το ζυμογόνο μεταποιείται σε ενεργό ένζυμο. Η ανίχνευση δραστηριότητας κασπάσης μπορεί επίσης να περιλαμβάνει λειτουργία, όπως η έναρξη ή η εκτέλεση της απόπτωσης.