Каспазы цистеиновых протеаз, которые опосредуют апоптотической гибели клеток путем скола много внутриклеточных белков после ключевых остатков аспарагиновой. Например, инициатор каспазы активировать эффекторные каспазы, derepress нуклеазы ДНК, понадеясь компоненты цитоскелета и изменяет липидный состав клеточных мембран , чтобы быстро ликвидировать клетки и стимулировать их признание и полном охвате соседними клетками, располагающие клеточных трупов. 1-4 Подсчитано что миллиарды клеток умирают в день в человеческом теле, и апоптоз является важным механизмом вызванной химиотерапией смерти опухолевых клеток. 5 Другой набор каспаз может привести к гибели клеток с помощью различных не-апоптотических процессов для стимуляции врожденного иммунитета. 6 Таким образом, большинство исследований каспаз была сосредоточена на своих функций про-смерти.
Интересно, что первые данные в поле показали, что одни и те же каспазы несут ответственность за развитие клеточной смерти также необрывающегося пУНКЦИИ. Пионерские исследования показали , что каспазы участвуют в различных клеточных функций в здоровых клетках, в том числе регуляции клеточной пролиферации и миграции в процессе эмбриогенеза. 7-9 Каспазы требуется для индивидуализации сперматид в дрозофилы 10,11, для блокирования альтернативного necroptotic гибель клеток пути у мышей 12,13, а также для обработки микроРНК в C. Элеганс. 14,15 В , возможно , самой долгоживущей клетки, нейроны, каспазы и другие апоптическая машины участвуют в регуляции активности нейронов по обрезке синаптических окончаний, процесс считается необходимым для укрепления других синапсов для обучения и памяти 16 - ти. 18 возможно , что каспазы облегчают синаптическую обрезку по типу мини-апоптозу крошечных нейрональных проекций без всей клеточной гибели. 19 Тем не менее, каспазы могут иметь альтернативные функции , не связанные с апоптозом , как события. 20,21 Двойная рольs в жизни и смерти не являются уникальными для каспаз; BCL-2 белки семейства и цитохром с играют свою роль в клеточных энергетики в здоровых клетках , но также являются частью основного пути апоптоза , который активируется многими типами клеток стресса. 22-25 Хотя это и не доказано, что кажется логичным , что эволюция связана день -jobs до смерти-рабочих мест в рамках одних и тех же молекул, чтобы обеспечить своевременное устранение непригодных или нежелательных клеток.
В настоящее время молекулярные механизмы, не апоптотической активности каспазы не поняты, и степень не-апоптотической активности каспазы во время эмбрионального развития и во взрослых тканях также не известно. Главной проблемой является трудность в различении однодневные рабочие места от смертельных заданий каспаз. В отличие от апоптоза и pyroptosis, когда активность каспазы усиливается протеолитического каскада, днем рабочих мест каспаз, как ожидается, произойдет при гораздо более низких уровней ферментативной активности, вероятно, ниже обнаружения с помощью множества доступных техничтодологии.
До начала работы, представленной здесь, другие разработали различные каспазы биосенсоры для различных целей. Копро биосенсоры (например, ECFP-DEVD-Венера) быстро обнаруживать активность каспазы в режиме реального времени в культивируемых клетках и тканях животных с использованием FRET. 26,27 При каспазы расщепления, то GFP фрагмент Apoliner (mCD8-RFP-DQVD- ядерных целевых nucGFP) подвергается внутриклеточную релокализация в течение нескольких минут , когда его плазмалеммы-фал расщепляется каспазы. 28 Точно так же, ApoAlert-pCaspase3-Sensor (NES-DEVD-YFP-NLS) relocalizes из цитоплазмы в ядро при каспазы расщепления. 29,30 Подробнее в последнее время хромофора в iCasper был искусно разработан флуоресцировать при расщеплении с помощью каспаз, что позволяет обнаруживать биосенсора активности в реальном масштабе времени в нейронах Drosophila эмбрионов, но в первую очередь в связи с развитием клеточной гибели. 31 каспазы-зависимую гибель обонятельных нейронов при старении было demonstоценили иммунологического обнаружения каспазы-расщепляется форме КНД биосенсоров (например, mCD8-ППА-Венера). 32,33 Важно отметить, что активированная форма каспазы-3 был обнаружен в отсутствие гибели клеток путем чувствительной immunostain в корешках культивированные нейроны, а в соме с использованием каспазы-зависимой флуоресценции CellEvent репортерного красителя ядерной, но трудности возникли из - за фото-токсичности, хотя гибель клеток было отложено до после устранения позвоночника. 19 Таким образом, новые каспаз биосенсоры необходимы для обнаружения и отслеживать клетки с базальной активности каспазы в естественных условиях.
Для преодоления этих трудностей, мы получили новый двойной цвет каспазы биосенсора, обозначенный CaspaseTracker. Эта стратегия сочетает в себе модифицированную версию Drosophila каспазы-чувствительных Apoliner биосенсора 28 с Drosophila G-волоконные системы FRT рекомбинантному 34 постоянно маркировать и отслеживать клетки в естественных условиях. 35 Gal4-активированная система G-TRACE позволяет очень низкие уровни каспазы активировать CaspaseTracker, что приводит к экспрессии RFP в цитоплазме и постоянное выражение ядерной мишенью GFP в любой клетке, которая когда- либо испытывали активность каспазы. 35 Эта система может маркировать клетки на протяжении жизни в целом животных с использованием дрозофилы, послушным и широко используется модель системы для изучения каспаз и гибели клеток. 36-38