Activitatea caspazei se datorează unui grup de enzime foarte complexe care reglează moartea celulară programată, sau apoptoza, în organismele multicelulare. Enzimele implicate în această activitate sunt un subtip al unei clase de proteaze – enzime care degradează alte proteine. Există mai multe tipuri de caspaze care au funcții diferite în cauzarea apoptozei. Modificările în reglarea apoptozei pot duce la cancer sau boli autoimune, așa că există mult interes pentru o mai bună înțelegere a biochimiei și geneticii activării caspazei în celulele umane folosind organisme mai simple.
Pentru a împiedica autodistrugerea celulelor, caspazele sunt menținute într-o stare inactivă. Astfel de enzime inactive sunt cunoscute ca zimogeni. Odată ce procesul de moarte apoptotică a fost inițiat, caspazele sunt activate prin scindarea unei părți din structura lor. Spre deosebire de mulți factori celulari importanți, aceste enzime sunt păstrate în celula deja făcută, dar în stare latentă, gata să fie activate de îndată ce sunt necesare.
Există două clase majore de activitate a caspazei care activează apoptoza. Primele sunt caspazele inițiatoare, care sunt reglate de inhibitori. Aceste enzime sunt activate de îndată ce procesul de moarte celulară programată este indus. Caspazele inițiatoare active scindează caspazele efectoare inactive, care apoi activează apoptoza.
Unul dintre procesele cheie ale apoptozei este descompunerea ADN-ului cromozomial în unitățile sale individuale. Caspazele efectoare inhibă enzimele care repară ADN-ul deteriorat. De asemenea, ele sparg proteinele, cum ar fi lamina, care mențin nucleul împreună ca o singură unitate. În plus, activitatea caspazei efectoare poate determina fragmentarea ADN-ului nuclear.
Odată cu astfel de schimbări dramatice care au loc, celula moare, ceea ce nu este neapărat rău pentru organism. Este normal ca o persoană să aibă zeci de miliarde de celule pe zi să moară, iar altele noi se formează. Problema este atunci când reglarea apoptozei merge prost. Cu prea puțină apoptoză, celulele din acel țesut se pot răspândi și forma o tumoare. Dacă există prea multă apoptoză, poate avea loc atrofie.
Studiile definitive ale efectelor enzimelor se bazează pe o serie de factori, inclusiv studiul mutanților cărora le lipsește activitatea. Este dificil și lipsit de etică să se efectueze astfel de studii la oameni. Frecvent, lucrul cu apoptoza se efectuează cu nematode sau muște de fructe.
Pentru a menține confuzia la minimum, caspazele sunt numerotate, începând cu caspaza 1 și trecând prin 12. Având în vedere complexitatea acestui grup de enzime, nu ar fi surprinzător dacă ar fi descoperite mai multe enzime cu acest tip de activitate. Pe lângă rolul lor în moartea celulară programată, aceste enzime sunt, de asemenea, implicate în inflamație, leziuni celulare și în dezvoltare.
Caspazele aparțin unei anumite clase de proteaze, cunoscute sub numele de cistein proteaze. Proteazele sunt clasificate fie după substraturile pe care le folosesc, fie după natura locului lor activ. Proteazele cisteină sunt definite de această din urmă grupare și toate au aminoacidul cisteină în situsul lor activ.
Există un număr mare de truse comerciale disponibile pentru detectarea activității caspazei. Acestea se bazează pe măsurarea activității proteazei pe măsură ce zimogenul este procesat într-o enzimă activă. Detectarea activității caspazei poate implica, de asemenea, funcții, cum ar fi inițierea sau executarea apoptozei.