Caspase酶對應的底物，Caspases（半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，半胱氨酸依賴性天冬氨酸定向蛋白酶）是一類蛋白酶家族，其功能與凋亡（程序性細胞死亡），壞死和發(fā)燒（炎癥）的過程密切相關。

       什么是胱天蛋白酶？

      胱天蛋白酶（Caspases）是含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶，它們是為細胞凋亡的主要介質(zhì)。多種受體，例如TNF-α 受體，F(xiàn)asL受體，TLR和死亡受體，以及Bcl-2和凋亡抑制劑（IAP）蛋白家族參與并調(diào)節(jié)該caspase依賴性凋亡途徑。一旦Caspase受到上游信號（外部或內(nèi)在）刺激被激活，即會參與執(zhí)行下游蛋白底物的水解作用，并觸發(fā)一系列事件，導致細胞分解，死亡，吞噬作用和細胞碎片的清除。

      人Caspases酶

      人的Caspases家族基于序列相似性和生物學功能等共性主要可分為三大類：第一類由具有長胱天蛋白酶募集結構域的“炎癥”胱天蛋白酶組成，他們對P4位上的較大的芳香族或疏水性殘基具有親和力。第二類由具有短的前體結構域的“細胞凋亡效應”胱天蛋白酶組成，而第三類由具有長的前提結構域的Pap位置具有亮氨酸或纈氨酸底物親和力的“凋亡引發(fā)劑”胱天蛋白酶組成（表1）。

       表1. 人胱天蛋白酶的功能分類：

       啟動器Caspase和效應器Caspase酶

      根據(jù)其在凋亡胱天蛋白酶途徑中的作用，胱天蛋白酶可分為兩類：啟動器和效應器Caspase酶。啟動器和效應器Caspas酶都具有由小亞基和大亞基組成的催化位點，Caspase酶的識別位

      凋亡啟動器Caspase酶，例如caspase-2，-8，-9和-10可以啟動caspase激活級聯(lián)反應。Caspase-8對于形成死亡誘導信號復合物（DISC）是必不可少的，并且在激活后，Caspase-8激活下游效應子Caspase（例如Caspase 3）并介導線粒體中細胞色素c的釋放。Caspase-8已被證明對IETD肽序列具有相對較高的底物選擇性。凋亡效應胱天蛋白酶例如Caspase-3，-6和-7雖然不負責啟動級聯(lián)途徑，但是當被激活時，它們在級聯(lián)的中間和后續(xù)步驟中起著不可或缺的作用。Caspase-3（CPP32 / apopain）是關鍵效應器，因為它放大了來自啟動器Caspase的信號，使用對Caspase-3有選擇性的DEVD肽序列對活化的Caspase-3進行檢測，可以檢測Caspase-3的活性。

       Caspase酶底物和抑制劑

      Caspase底物和抑制劑由兩個關鍵成分組成：Caspase識別序列和信號產(chǎn)生或蛋白酶抑制基序。不同Caspase識別序列不同，一般由三個或四個氨基酸組成（表2）。Caspase酶識別序列的N端通常有乙?；ˋc）或碳苯甲氧基（Z）基團修飾，以增強膜的通透性。對應的Caspase識別特定的肽序列為其酶促反應切割位點，釋放產(chǎn)生信號或抑制信號的基序。Caspase的顯色和熒光底物均以相似的方式起作用，其中底物的信號或顏色強度與蛋白水解活性成正比。

       表2. Caspase的底物及其序列

         Caspase酶的顯色底物

      Caspase的顯色底物是有Caspase識別序列及生色基團組成，常見的生色團有pNA（對硝基苯胺或4-硝基苯胺），可使用酶標儀或分光光度計在405 nm處進行光密度檢測。

       表3. Caspase的顯色底物

       Caspase的熒光底物

      Caspase的熒光底物的結構包含與半胱天冬酶識別相關的熒光團，例如7-氨基-4-甲基香豆素（AMC），7-氨基-4-三氟甲基香豆素（AFC）， Rhodamine 110（R110）或ProRed™620。R110的Caspase底物比基于香豆素的Caspase底物（例如AMC和AFC）更敏感，但由于兩步裂解過程，其動態(tài)范圍更窄。 建議將R110標記的Caspase底物用于終點法測定，而將AMC和AFC標記的 Caspase底物用于動力學測定。

      圖.從左到右，分別是AMC（7-氨基-4-甲基香豆素），AFC（7-氨基-4-三氟甲基香豆素），Rhodamine 110（R110）和ProRed™620的激發(fā)和發(fā)射光譜。

       表4.熒光半胱天冬酶底物。

       注意：

        1.ε=在其最大吸收波長處的摩爾消光系數(shù)（單位= cm ^-1M ^-1）。

      2.Φ=水性緩沖液（pH 7.2）中的熒光量子產(chǎn)率。

       Caspase抑制劑

      Caspase抑制劑能與Caspase的活性位點結合并形成可逆或不可逆的連接，通常，Caspase抑制劑的結構由Caspase識別序列，諸如醛（-CHO）或氟甲基酮（-FMK）的官能團組成。具有醛官能團的胱天蛋白酶抑制劑是可逆的，而具有FMK的抑制劑是不可逆的。半胱天冬酶底物和抑制劑都具有較小的細胞毒性作用，因此，它們是研究半胱天冬酶活性的有用工具。

       表5. 可逆和不可逆的Caspase酶抑制劑

多肽熒光標記由于沒有放射性，實驗操作簡單。因此，目前在生物學研究中多肽熒光標記應用非常廣泛，多肽熒光標記方法與熒光試劑的結構有關系，對于有游離羧基的采用的方法與接多肽反應相同，也采用HBTU/HOBt/DIEA方法連接。 在N端標記FITC的多肽需經(jīng)歷環(huán)化作用來形成熒光素，通常會伴有最后一個氨基酸的去除，但當有一個間隔器如氨基己酸，或者是通過非酸性環(huán)境將目的多肽從樹脂上切下來時，這種情況可避免在切割的過程中被TFA切割掉。
        人們利用利用熒光標記的多肽來檢測目標蛋白的活性，并將 其發(fā)展的高通量活性篩選方法應用于疾病治療靶點蛋白的藥物篩選和藥物開發(fā)（例如，各種激 酶、磷酸酶、肽酶等）。
        專肽生物能夠提供技術成熟的各種熒光標記多肽。
 

下面是一些常見的多肽修飾熒光物質(zhì)結構：




FITC標記
 

      FITC(異硫氰酸熒光素)具有比較高的活性，我們公司可以通過兩種方式將FITC標記于多肽 上：(1) 將FITC標記于賴氨酸（Lys）或被選擇性地脫保護的鳥氨酸（ornithine）側鏈氨基 上；(2) 將FITC標記于多肽N端氨基。

      當在N端標記時，建議在最后一個氨基和由異硫氰酸酯與氨基反應產(chǎn)生的硫脲鍵之間引入 烷基間隔器（alkyl spacer），如氨基己酸（Ahx）。鏈接切割需要酸性環(huán)境，在N端標記FITC 的多肽需經(jīng)歷環(huán)化作用來形成熒光素，通常會伴有最后一個氨基酸的去除，但當有一個間隔器 如氨基己酸，或者是通過非酸性環(huán)境將目的肽從樹脂上切下來時，這種情況可避免。空間位阻 被認為是在熒光染料前使用Ahx的主要原因，而不是為什么FITC不能直接偶聯(lián)在多肽上的原因。

      Ahx或b-Ala均可作為間隔器用于FITC標記的多肽上。

普通熒光修飾

通過Lys側鏈氨基連接的熒光修飾

專肽常做的熒光物質(zhì)的激發(fā)光波長和發(fā)射光波長?？晒﹨⒖歼x擇：