Biochemical characterization of caspase-12

Abstract

ER (endoplasmic reticulum)에서 주로 발견되는 caspase-12는 Alzheimer's disease와 관련된 세포사멸에서 중요한 역할을 한다. caspase-12의 생화학적 성격과 세포신호전달 경로를 설명하기 위한 초기의 노력으로서 caspase-12를 E. coli에서 분리 정제하였다. 그리고 나서 분리 정제한 caspase-12를 이용하여 caspase-12와 다른 caspase들의 관계를 in vitro상에서 조사하였다. Caspase-12의 여러 재조합들 중에서 오직 Δpro1 (Gly95-Asn419), rev-Δpro1 [(Thr319-Asn419)-(Gly95-Asp318)], rev-Δpro2 [(Thr319-Asn419)-(Thr159-Asp318)] 만이 E. coli에서 적절한 양으로 생산되었다. Casepase-3와 -7은 procaspase-12의 Asp24와 Asp94을 절단 시킬 수 있는 것에 반해 caspase-2, -6, -8, -9은 그렇지 못했다. 이러한 사실은 caspase-3와 -7이 caspase-12의 활성화를 유도하는 상위 caspase일 가능성을 제시한다. 또한 정제된 이 단백질들은 자기 자신인 procaspase-12를 절단 시켰을 뿐 procaspase-2, -3, -6, -7, -8, -9, ICAD, Bid는 절단 시키지 못했다. 이러한 결과는 caspase-12가 상위 caspase일 가능성을 배제할 뿐 아니라 DNA를 절편화 시키거나 mitochondria로부터 cytochrome c를 방출하게 하는 직접적인 상위 활성자일 가능성도 배제시킨다. Caspase-12 rev-Δpro1와 caspase-12 rev-Δpro2을 일시적으로 발현시켰을 때 핵의 변화나 다른 세포사멸 단백질들의 processing이 나타나지 않았음에도 불구하고 세포사멸이 유도되었는데 이는 알려지지 않은 세포사멸 경로가 존재할 것임을 암시하는 결과이다.;Caspase-12 detected mainly in the endoplasmic reticulum (ER) plays a critical role in Alzheimer's disease related cell death. As an initial effort to elucidate biochemical characteristics of caspase-12 and its pathway, recombinant proteins of caspase-12 were purified from E. coli, and the relationship between the caspase-12 and other caspases was examined in vitro. Among several constructs, only Δpro1 (Gly95-Asn419), rev-Δpro1 [(Thr319-Asn419)-(Gly95-Asp318)], and rev-Δpro2 [(Thr319-Asn419)-(Thr159-Asp318)] forms of caspase-12 could be produced in a reasonable amount in E. coli. Caspase-3 and -7 but not -2, -6, -8 and -9 could cleave procaspase-12 at the carboxyl termini of Asp24 and Asp94, providing a possibility that caspase-3 and -7 might be the upstream caspases leading to the activation of caspase-12. The purified recombinant caspase-12 could cleave only procaspase-12, but not procaspase-2, -3, -6, -7, -8, -9, ICAD/DFF45 or Bid, indicating a rare possibility for caspase-12 as an upstream caspase or a direct upstream activator of DNA fragmentation and cytochrome c release from the mitochondria. Although the nuclear changes and the processing of the apoptotic proteins were not detectable, transient expression of the rev-Δpro1 and rev-Δpro2 could induce apoptosis, suggesting the existence of an unknown apoptotic pathway.