Caspase-3- Ein Marker für den programmierten Zelltod

Caspasen oder cysteinabhängige aspartatspezifische Proteasen sind eine Familie von Enzymen, die für die Initiierung und Durchführung der Apoptose in einer Zelle von entscheidender Bedeutung sind, ein wichtiges biologisches Ereignis insbesondere während der Organentwicklung (1). Umwelteinflüsse und zelluläre Signale lösen die Einleitung der programmierten Zelltodkaskade hauptsächlich durch proteolytische Aktivierung der Caspasen aus (1). Eine spezifische Effektor-Caspase ist Caspase-3, ein Protein, das bei Beginn der Apoptose gespalten und somit aktiviert wird. Gespaltene Caspase-3 propagiert ein apoptotisches Signal durch enzymatische Aktivität auf nachgeschalteten Zielen, einschließlich POLYADP-Ribosepolymerase (PARP) und anderen Substraten (2). In der Zellbiologie sind Caspase-3-Antikörper, die sowohl ungespaltene als auch gespaltene Versionen des Enzyms nachweisen, starke Indikatoren für die Induktion des Zelltods. Beispielsweise werden Caspase-3-Antikörper häufig verwendet, um die zytotoxische Stärke und Wirksamkeit potenzieller Therapeutika zu bewerten. Eine Studie, die die molekularen Mechanismen der Taxan-induzierten Apoptose untersuchte, zeigte mit Caspase-3-Antikörpern in Western Blots, dass die nicht gespaltenen Caspase-3-Spiegel dramatisch abnahmen, während aktivierte Formen von Caspase-3 zunahmen, wenn menschliche Brustkrebszellen mit Paclitaxel behandelt wurden (2).

Während Caspase-3 kanonisch als Marker für den programmierten Zelltod dient, deuten neuere Erkenntnisse darauf hin, dass diese Protease ein Schlüsselmolekül bei der Pathogenese verschiedener Krebsarten und neurodegenerativer Erkrankungen ist. Insbesondere wurde gezeigt, dass der Gehalt an gespaltener Caspase-3 mit dem Fortschreiten des Krebses in Tumorproben korreliert (3). In einer Studie zeigten die Forscher unter Verwendung der Immunhistochemie mit Caspase-3-Antikörpern, dass erhöhte Spiegel von gespaltenem Caspase-3 signifikant mit einer höheren Rate von Krebsrezidiven und verringerter Überlebenszeit bei Krebspatienten assoziiert waren (3). Eine andere Forschungsgruppe an der University of Pittsburgh School of Medicine fand heraus, dass der Verlust von Caspase-3 Krebszellen für DNA-schädigende Therapeutika sensibilisierte (4). Die Forscher erzeugten Caspase-3-Null-Darmkrebszellen und zeigten mit Immunfluoreszenz mit Caspase-3-Antikörpern, dass Krebszellen, denen dieses Enzym fehlte, bei der Behandlung mit Wirkstoffen wie 5-Fluorouracil zu nekrotischen Ereignissen neigten (4). Schließlich wurde gezeigt, dass Caspase-3 eine Rolle bei der Potenzierung der Alzheimer-Krankheit (AD) spielt, einer Krankheit, die durch die Anhäufung von Amyloid-Beta-Plaques im Gehirn gekennzeichnet ist, die zum neuronalen Tod führen (5). Eine Studie des Massachusetts General Hospital zeigte mit Caspase-3-Antikörpern, dass die Caspase-3-Aktivierung die Akkumulation der pathogenen neuronalen Proteine fördert, die am Fortschreiten der AD beteiligt sind (5). Zusammen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass Caspase-3-Antikörper eine klinische Rolle bei der Bestimmung der Krankheitsprognose und des Fortschreitens spielen können, zusätzlich zu ihrer häufigeren Verwendung bei der Identifizierung apoptotischer Zellen.

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