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Structural and Functional Roles of Caspase-8 in Extrinsic Apoptosis, Journal of Life Science, (2021)

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Apoptosis is an important mechanism that regulates cellular populations to maintain homeostasis, and the caspases, a family of cysteine proteases, are key mediators of the apoptosis pathway. Caspase-8 is an initiator caspase of the extrinsic apoptotic pathway, which is initiated by extracellular stimuli. Caspase-8 have two conserved domains, N-terminal tandem death effector domains (DED) and C-terminal two catalytic domain, which are important for this extrinsic apoptosis pathway. In extrinsic apoptosis pathway, death receptors which members of TNF superfamily are activated by binding of death receptor specific ligands from cell outside. After the activated death receptors recruit adaptor protein Fas-associated death domain protein (FADD), death domains (DD) of death receptor and FADD bind to each other and FADD combined with death receptor recruits procaspase-8, a precursor form of caspase-8. The DED of FADD and procaspase-8 bind to one another and FADD-bound procaspase-8 is activated by cleavage of the prodomain. This death receptor-FADD-caspase-8 complex called death inducing signaling complex (DISC). Cellular FLICE-inhibitory proteins (c-FLIPs) regulate caspase-8 activation by acting both anti- and pro-apoptotically, and caspase-8 activation initiates the activation of executioner caspases such as caspase-3. Finally activated executioner caspases complete the apoptosis by acting critically DNA degradation, nuclear condensation, plasma membrane blebbing, and the proteolysis of certain caspase substrates.

세포 사멸은 항상성을 유지하기 위해 세포군을 조절하는 중요한 메커니즘이며 시스테인 단백질분해효소 중 하나인 카스파제는 세포 사멸 경로의 중요한 중재자이다. Caspase-8은 세포외 자극에 의해 시작되는 외인성 세포자멸 경로의 개시자 카스파제이다. Caspase-8에는 보존된 도메인인 N-말단의 두개의 죽음 이펙터 도메인(DED)과 C-말단의 2개의 촉매 도메인을 가지며, 이는 이러한 외인성 세포자멸 경로에 중요하게 작용한다. 외인성 세포멸사 경로에서, TNF 슈퍼패밀리인 죽음 수용체는 세포 외부로부터의 죽음 수용체 특이적 리간드의 결합에 의해 활성화된다. 활성화된 죽음 수용체가 어댑터 단백질인 Fas-associated death domain 단백질(FADD)을 모집한 후, 죽음 수용체와 FADD의 죽음 도메인(DD)이 서로 결합하고 죽음 수용체와 결합한 FADD가 caspase-8의 전구체 형태인 procaspase-8을 모집한다. FADD와 procaspase-8의 죽음 이펙터 도메인은 서로 결합하고 FADD에 결합된 procaspase-8은 prodomain의 절단에 의해 활성화된다. 이 죽음 수용체-FADD-caspase-8 복합체는 세포사멸 유도 신호 복합체(DISC)라고 한다. 세포 FLICE 억제 단백질(c-FLIPs)은 세포사멸을 억제하는 역할과 촉진하는 역할을 모두 수행하여 caspase-8의 활성화를 조절하고 caspase-8 활성화는 caspase-3와 같은 작동자 카스파제를 활성화를 시킨다. 마지막으로 활성화된 작동자 카스파제는 DNA 분해, 핵 응축, 세포막 수포 및 카스파제 기질의 단백질 분해에 작용하여 세포사멸을 완료한다.