Kaspaasiaktiivisuus johtuu ryhmästä hyvin monimutkaisia entsyymejä, jotka säätelevät ohjelmoitua solukuolemaa tai apoptoosia monisoluisissa organismeissa. Tähän toimintaan osallistuvat entsyymit ovat proteaasiluokan alatyyppejä – entsyymejä, jotka hajottavat muita proteiineja. On olemassa useita kaspaasityyppejä, joilla on eri tehtävät apoptoosin aiheuttamisessa. Muutokset apoptoosin säätelyssä voivat johtaa syöpään tai autoimmuunisairauteen, joten on paljon kiinnostusta ymmärtää paremmin kaspaasin aktivaation biokemiaa ja genetiikkaa ihmissoluissa käyttämällä yksinkertaisempia organismeja.
Jotta solut eivät tuhoutuisi itsestään, kaspaasit pidetään inaktiivisessa tilassa. Tällaisia inaktiivisia entsyymejä kutsutaan tsymogeeneiksi. Kun apoptoottisen kuoleman prosessi on aloitettu, kaspaasit aktivoidaan leikkaamalla osa niiden rakenteesta. Toisin kuin monet tärkeät solutekijät, näitä entsyymejä pidetään jo tehdyssä solussa, mutta piilevässä tilassa, valmiina aktivoitumaan heti kun niitä tarvitaan.
On kaksi suurta kaspaasiaktiivisuusluokkaa, jotka aktivoivat apoptoosin. Ensimmäiset ovat initiaattorikaspaaseja, joita säätelevät estäjät. Nämä entsyymit aktivoituvat heti, kun ohjelmoitu solukuolema käynnistyy. Aktiiviset initiaattorikaspaasit katkaisevat inaktiiviset efektorikaspaasit, jotka aktivoivat sitten apoptoosin.
Yksi apoptoosin keskeisistä prosesseista on kromosomaalisen DNA: n hajoaminen yksittäisiksi yksiköiksi. Efektorikaspaasit estävät entsyymejä, jotka korjaavat vaurioitunutta DNA: ta. Ne rikkovat myös proteiineja, kuten laminaatin, jotka pitävät ytimen yhdessä yhtenä yksikkönä. Lisäksi efektorikaspaasiaktiivisuus voi aiheuttaa ydin -DNA: n hajoamisen.
Kun tällaisia dramaattisia muutoksia tapahtuu, solu kuolee, mikä ei välttämättä ole haitallista organismille. On normaalia, että ihmisellä kuolee kymmeniä miljardeja soluja päivässä ja uusia muodostuu. Ongelma on, kun apoptoosin säätely menee pieleen. Kun apoptoosia tapahtuu liian vähän, tämän kudoksen solut voivat levitä ja muodostaa kasvaimen. Jos apoptoosia on liikaa, atrofia voi tapahtua.
Lopulliset tutkimukset entsyymien vaikutuksista perustuvat useisiin tekijöihin, mukaan lukien mutanttien tutkimus, joilla ei ole aktiivisuutta. Tällaisten tutkimusten tekeminen ihmisillä on vaikeaa ja epäeettistä. Usein apoptoosia käsitellään sukkulamatoilla tai hedelmäkärpäsillä.
Sekaannuksen minimoimiseksi kaspaasit numeroidaan, alkaen kaspaasista 1 ja läpi 12. Kun otetaan huomioon tämän entsyymiryhmän monimutkaisuus, ei olisi yllättävää, jos löydettäisiin lisää tämän tyyppistä aktiivisuutta omaavia entsyymejä. Näiden entsyymien lisäksi ohjelmoidussa solukuolemassa ne osallistuvat myös tulehdukseen, soluvammoihin ja kehitykseen.
Kaspaasit kuuluvat tiettyyn proteaasiluokkaan, joka tunnetaan kysteiiniproteaaseina. Proteaasit luokitellaan joko käyttämiensä substraattien tai aktiivisen kohdan luonteen mukaan. Kysteiiniproteaasit määritellään jälkimmäisessä ryhmässä, ja kaikilla on aminohappo kysteiini aktiivisessa kohdassa.
Saatavilla on suuri määrä kaupallisia sarjoja kaspaasiaktiivisuuden havaitsemiseksi. Ne perustuvat proteaasiaktiivisuuden mittaamiseen, kun tsymogeeni käsitellään aktiiviseksi entsyymiksi. Kaspaasiaktiivisuuden tunnistus voi sisältää myös toimintoja, kuten apoptoosin aloittamisen tai suorittamisen.