半胱天冬酶3，细胞凋亡相关半胱氨酸蛋白酶；CASP3
PARP 裂解蛋白酶
APOPAIN
CPP32
YAMA
HGNC 批准的基因符号：CASP3
细胞遗传学定位：4q35.1 基因组坐标（GRCh38）：4:184,627,696-184,649,447（来自 NCBI）
▼ 说明
半胱氨酰天冬氨酸特异性蛋白酶，或半胱天冬酶，例如 CASP3，直接在天冬氨酸残基后裂解底物，并在程序性细胞死亡中发挥重要作用。半胱天冬酶以休眠形式合成，具有N末端前结构域，后跟大子单元和小子单元。蛋白水解过程释放半胱天冬酶大小子单元，导致激活（Parker 等人总结，2010）。
▼ 克隆与表达
Fernandes-Alnemri 等人（1994）从人 Jurkat T 细胞中克隆了一个编码 277 个氨基酸、32 kD 推定半胱氨酸蛋白酶的基因，他们将其命名为 CPP32。CPP32酶原经历蛋白水解裂解产生2个子单元，称为p20和p11，它们二聚化形成活性酶。CPP32与哺乳动物ICE（CASP1；147678）, 老鼠 Nedd2（CASP2; 600639），以及秀丽隐杆线虫细胞死亡蛋白Ced3。CPP32 在淋巴细胞来源的细胞系中表现出最高表达。
通过在 EST 数据库中搜索编码五肽基序 QACRG（包含 ICE 的催化半胱氨酸）的序列，然后筛选脐静脉内皮细胞 cDNA 文库，Tewari 等人（1995）克隆了 CASP3，他们以印度教之神命名为 Yama。死亡。
Huang等人（2001）从人类癌细胞系中鉴定并克隆了一个短的CASP3剪接变体，他们将其称为CASP3。CASP3 似乎是由外显子 6 缺失导致的，该缺失改变了 C 末端的阅读框，导致氨基酸序列改变和多肽截短。推导的 182 个氨基酸的蛋白质包含完整的 N 末端，但在 C 末端缺失 95 个残基，包括催化位点的保守 QACRG 序列。对 16 个人体组织的 PCR 分析显示，在所有测试的组织中，全长 CASP3 以及较低水平的 CASP3 表达。3 个细胞系的蛋白质印迹分析揭示了 32 kD 处的显着 CASP3 条带和 20 kD 处的 CASP3 条带。一些人类癌细胞系在 mRNA 和蛋白质水平上表现出两种变体的共表达。人肾细胞过度表达催化失活的 CASP3，对细胞凋亡诱导剂具有一定的抵抗力，并且添加蛋白酶体抑制剂可以增强 CASP3 的积累。
▼ 基因功能
Fernandes-Alnemri et al.（1994）发现昆虫细胞中CPP32的过度表达会诱导细胞凋亡。昆虫细胞中2个CPP32子单元的共表达也导致细胞凋亡。
与细胞凋亡同时发生的早期事件是聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP；173870）由性质类似于半胱天冬酶-1的蛋白酶产生。由此产生的 asp216 和 gly217 之间的切割将 PARP 的 N 端 DNA 缺口传感器与其 C 端催化结构域分开。为了鉴定哺乳动物细胞在凋亡过程中PARP失活的酶，Nicholson等人（1995）从具有相对较高水平的这种蛋白水解活性的恶性细胞系的培养人细胞中纯化了同质的活性。他们将这种酶命名为 apopain，由 2 个相对分子质量分别为 17 和 12 kD 的子单元组成，衍生自一种常见的酶原（CPP32）。Nicholson等人（1995）开发了一种有效的肽醛抑制剂，并表明它可以在体外阻止细胞凋亡事件，表明apopain/CPP32对于细胞凋亡的启动很重要。
Tewari 等人（1995）表明，纯化的人 ICE 将 Yama 酶原裂解为蛋白水解活性形式，并激活 Yama 将 PARP 裂解为 85-kD 凋亡形式。他们还发现痘病毒 crimA 直接与激活的 Yama 相互作用，但不与 Yama 酶原相互作用，并抑制 Yama 依赖性 PARP 激活。
Fernandes-Alnemri 等人（1996）表明，CPP32 可以通过颗粒酶 B（GZMB；GZMB；123910）或相关的半胱氨酸蛋白酶，MCH4（601762）。
Quan等人（1996）孤立地证明了颗粒酶B蛋白水解激活了人类Yama。
生长因子剥夺后人内皮细胞的凋亡与细胞周期蛋白 A 相关细胞周期蛋白依赖性激酶 2（CDK2；CDK2；116953）活动。Levkau等（1998）表明，在凋亡细胞中，CDK抑制剂CDKN1A（116899）和CDKN1B（600778）的羧基末端被特异性切割截短。参与该裂解的酶是 CASP3 和/或 CASP3 样半胱天冬酶。裂解后，CDKN1A 失去其核定位序列并退出细胞核。CDKN1A 和 CDKN1B 的裂解导致它们与核细胞周期蛋白-CDK2 复合物的关联大幅减少，从而显着诱导 CDK2 活性。显性失活的 CDK2 以及对半胱天冬酶裂解具有抵抗力的突变体 CDKN1A 可以部分抑制细胞凋亡。这些数据表明，通过半胱天冬酶介导的CDK抑制剂裂解，CDK2的激活可能有助于半胱天冬酶激活后细胞凋亡的执行。
Mannick等人（1999）证明半胱天冬酶-3酶原在未刺激的人类细胞系中其催化位点半胱氨酸被S-亚硝基化，并在Fas（134637）凋亡途径激活时被去亚硝基化。半胱天冬酶-3 S-亚硝基化的减少与细胞内半胱天冬酶活性的增加相关。因此，Fas不仅通过诱导半胱天冬酶酶原裂解为其活性子单元，而且还通过刺激其活性位点硫醇的脱亚硝基化来激活半胱天冬酶-3。因此，蛋白质 S-亚硝基化/去亚硝基化可以作为信号转导途径中的调节过程。Mannick等人（1999）提出，一氧化氮相关活性有助于维持半胱天冬酶-3酶原处于非活性状态，并且这种调节是通过催化位点半胱氨酸的S-亚硝基化来实现的。
Gervais et al.（1999）发现淀粉样蛋白-β 4A前体蛋白（APP; 104760）在细胞凋亡过程中被半天胱冬酶直接有效地裂解，导致淀粉样蛋白-β肽的形成增加。半胱天冬酶介导的蛋白水解作用的主要位点位于APP的胞质尾部内，该位点的裂解发生在急性兴奋性毒性或缺血性脑损伤后的体内海马神经元中。半胱天冬酶-3是参与APP裂解的主要半胱天冬酶，这与其在阿尔茨海默病（104300）大脑死亡神经元中的显着升高以及其APP裂解产物与老年斑中淀粉样蛋白-β的共定位一致。因此，半胱天冬酶似乎在 APP 的蛋白水解过程和由此产生的淀粉样蛋白-β 肽形成倾向以及阿尔茨海默病神经元最终凋亡中发挥双重作用。
亨廷顿病（143100）是一种由三核苷酸重复扩增突变引起的神经退行性疾病，导致亨廷顿蛋白（613004）中的聚谷氨酰胺链延长。表达 N 末端突变亨廷顿蛋白的转基因小鼠表现出核内亨廷顿蛋白积累并出现进行性神经系统症状。抑制半胱天冬酶-1（147678）可以延长HD小鼠的存活时间。Li等（2000）报道，核内亨廷顿蛋白诱导培养细胞中半胱天冬酶-3的激活和线粒体中细胞色素c（123970）的释放。结果，表达核内亨廷顿蛋白的细胞发生凋亡。核内亨廷顿蛋白增加半胱天冬酶-1的表达，进而激活半胱天冬酶-3并引发细胞凋亡。作者提出，核内亨廷顿蛋白诱导的半胱天冬酶-1水平升高可能导致HD相关细胞死亡。
与骨骼肌分化相关的细胞改变与通常归因于细胞凋亡的关键表型变化具有高度相似性。例如，肌动蛋白纤维分解/重组是细胞凋亡和分化成肌细胞的保守特征，而保守的肌肉收缩蛋白肌球蛋白轻链激酶（MYLK；600922）是膜起泡的细胞凋亡特征所必需的。因此，这些观察结果表明，肌源性谱系中分化和凋亡的诱导可能使用重叠的细胞机制。Fernando et al.（2002）报道骨骼肌分化取决于关键的凋亡蛋白酶半胱天冬酶-3的活性。半胱天冬酶-3活性的肽抑制或半胱天冬酶-3的纯合缺失导致肌管/肌纤维形成和肌肉特异性蛋白表达的显着减少。Fernando et al.（2002）鉴定出哺乳动物不育20样激酶（MST1；604965）作为该细胞过程中至关重要的半胱天冬酶-3效应子。MST1 被半胱天冬酶-3 裂解激活，在半胱天冬酶-3 无效的成肌细胞中恢复这种截短的激酶可恢复分化表型。综上所述，这些结果证实了半胱天冬酶-3介导的信号级联在促进肌生成中具有独特且意想不到的作用。
磷脂酰丝氨酸（PS）通过氨基磷脂转位酶的活性被隔离在内膜小叶中（见609542）。红细胞的吞噬作用很大程度上取决于外膜小叶上 PS 的存在。Mandal等人（2002）发现pro-CASP3在成熟的无核人红细胞中表达。CASP3 在氧化应激后被激活，同时伴有 PS 外化和红细胞吞噬作用。CASP3 的药理学抑制部分阻断 PS 外化和红细胞吞噬作用。Mandal et al.（2002）得出结论，激活的CASP3会阻断PS转位酶活性，促进PS不对称分布的丧失和红细胞的吞噬作用。
Jiang et al.（2003）通过刺激凋亡体的形成，鉴定出一种小分子α-（三氯甲基）-4-吡啶乙醇（PETCM）作为半天冬酶-3的激活剂。
Okuyama等人（2004）发现，从胚胎第15.5天培养的纯角质形成细胞比从新生小鼠培养的纯角质形成细胞更早进行不可逆分化。促进角质形成细胞分化的 Notch 信号在胚胎角质形成细胞和表皮中上调，并且半胱天冬酶-3 表达升高（作者将其确定为 Notch1（190198）转录激活的靶标），这在一定程度上解释了胚胎角质形成细胞至终末分化。
Chang等（2003）检测了23例终末期心力衰竭患者（其中10例接受左心室辅助装置（LVAD）支持）和7例正常心脏的心脏SRF（600589）蛋白水平。在 13 个无支撑的衰竭心脏中，全长 SRF 显着减少并加工成 55 kD 和 32 kD 的子片段。正常样本中的 SRF 是完整的，而 10 名 LVAD 患者心脏样本中的 SRF 碎片很少。针对 N 端和 C 端 SRF 序列的特异性抗体和定点诱变揭示了 2 个替代的半胱天冬酶-3 切割位点。32-kD N端SRF片段在生肌细胞中的表达抑制了α-actin（102610）基因启动子的转录活性50%至60%。Chang等人（2003）得出结论，心力衰竭中半胱天冬酶-3的激活顺序地切割SRF并产生截短的SRF，其似乎起到显性失活转录因子的作用。他们认为，在心室减负荷的衰竭心脏中，半胱天冬酶-3 激活可能是可逆的。
Miura等人（2004）报道了由于骨髓基质细胞的成骨分化减弱，Casp3缺陷小鼠的骨化延迟和骨矿物质密度降低。分化受损的机制涉及转化生长因子β-1（TGFB1；TGFB1；190180）/SMAD2（601366）信号通路，最终导致复制衰老增加。CASP3 抑制剂导致卵巢切除小鼠骨质流失加速，这是绝经后骨质疏松症的模型。Miura等人（2004）得出结论，在CASP3抑制剂治疗人类疾病的任何体内应用中都应考虑CASP3对骨矿物质密度的影响。
Ribeil et al.（2007）证明，在红系分化而非细胞凋亡过程中，伴侣蛋白Hsp70（140550）保护GATA1（305371）免受半胱天冬酶介导的蛋白水解。在半天冬酶激活开始时，Hsp70 与正在进行终末分化的红系前体细胞核中的 GATA1 共定位并相互作用。相反，促红细胞生成素饥饿会诱导 Hsp70 的核输出和 GATA1 的裂解。在体外测定中，Hsp70 通过其肽结合域保护 GATA1 免受 CASP3 介导的蛋白水解作用。Ribeil et al.（2007）使用RNA介导的干扰来降低在促红细胞生成素存在下培养的红系前体细胞的Hsp70含量。这导致 GATA1 裂解、血红蛋白含量减少、抗凋亡蛋白 Bcl-XL 表达下调（参见 600039）以及细胞凋亡导致的死亡。这些效应被半胱天冬酶抗性 GATA1 突变体的转导所消除。因此，Ribeil et al.（2007）得出结论，在进行终末分化的红系前体细胞中，Hsp70阻止活性CASP3裂解GATA1并诱导细胞凋亡。
一氧化氮（参见 163731）通过半胱氨酸残基的刺激耦合 S-亚硝基化作用在细胞信号转导中发挥重要作用。Benhar等（2008）寻找脱亚硝基酶活性，重点关注刺激依赖性脱亚硝基化的范例半胱天冬酶-3，并通过生化筛选鉴定出硫氧还蛋白（见187700）和硫氧还蛋白还原酶（见601112）。在静息的人淋巴细胞中，硫氧还蛋白-1主动对胞质半胱天冬酶-3进行去亚硝基化，从而维持低稳态的S-亚硝基化量。在Fas刺激下，thioredoxin-2（609063）介导线粒体相关半胱天冬酶-3的去亚硝基化，这是半胱天冬酶-3激活所需的过程，并促进细胞凋亡。硫氧还蛋白-硫氧还蛋白还原酶的抑制使得能够鉴定受内源S-亚硝基化作用的其他底物。这些底物包括半天冬酶-9（CASP9; 602234）和蛋白酪氨酸磷酸酶-1B（176885）。因此，Benhar et al.（2008）得出结论，特定的酶促机制可能调节哺乳动物细胞中基础和刺激诱导的去亚硝基化。
Srikanth et al.（2010）发现，在鼠伤寒沙门氏菌感染肠上皮细胞的过程中，效应子沙门氏菌入侵蛋白A（SipA）负责早期激活半胱天冬酶-3，这是一种必需的酶。用于在特定识别基序处进行 SipA 切割，将蛋白质分为 2 个功能域，并以致病性所需的方式激活 SipA。在鼠伤寒沙门氏菌中鉴定的其他半胱天冬酶-3切割位点似乎仅限于分泌的效应蛋白，这表明这可能是该病原体用于处理其分泌的效应蛋白的一般策略。
Li等（2010）利用大鼠和小鼠海马脑切片表明，用于诱导细胞凋亡的Casp9-Casp3线粒体信号通路在神经元可塑性中也发挥着作用。Casp3 的激活是长期突触抑制和 AMPA 受体（参见 138248）内化所必需的，但不是长期增强作用所必需的。Casp3 和 Casp9 的肽抑制剂可阻断长期抑郁和 AMPA 受体内化。在 Casp3 -/- 小鼠的海马切片中，长期抑制被消除，而长期增强保持完整。抗凋亡蛋白 Xiap（300079）或 Bclxl 的过度表达以及对 Casp3 蛋白水解具有抵抗力的突变 Atk1（164730）蛋白也消除了长期抑制。诱导长期抑制的 NMDA 受体（见 138249）刺激会激活树突中的 Casp3，但不会导致细胞死亡。Li等（2010）得出结论，CASP3在AMPA受体内化和突触可塑性中具有非凋亡作用。
Burguillos et al.（2011）表明，已知的凋亡细胞死亡刽子手半胱天冬酶-8（601763）和半胱天冬酶-3/7（601761）的有序激活通过一种蛋白质调节小胶质细胞的激活。激酶C-δ（PRKCD；176977）依赖途径。Burguillos et al.（2011）发现，用各种炎症原刺激小胶质细胞可激活小胶质细胞中的半胱天冬酶-8和半胱天冬酶-3/7，并且在体外和体内均不会引发细胞死亡。这些半胱天冬酶的敲低或化学抑制都会阻碍小胶质细胞的激活，从而降低神经毒性。作者观察到这些半天冬酶在帕金森病患者腹侧中脑（168600）和阿尔茨海默病患者额叶皮层（104300）的小胶质细胞中被激活。Burguillos et al.（2011）得出结论，半胱天冬酶-8和半胱天冬酶-3/7参与调节小胶质细胞的激活，并认为抑制这些半胱天冬酶可以通过靶向作用发挥神经保护作用。小胶质细胞而不是神经元本身。
Murthy等人（2014）表明ATG16L1的296至299位氨基酸构成了半胱天冬酶裂解基序，并且T300A变体（610767.0001）（小鼠中的T316A）显着增加了ATG16L1对CASP3介导的加工的敏感性。Murthy et al.（2014）观察到，人类和小鼠巨噬细胞中死亡受体激活或饥饿诱导的代谢应激分别增加了 ATG16L1 的 T300A 或 T316A 变体的降解，导致自噬减弱。携带 T316A 变体的敲入小鼠表现出对回肠病原体小肠结肠炎耶尔森氏菌的清除缺陷和炎症细胞因子反应升高。反过来，通过定点诱变删除Casp3或消除半胱天冬酶裂解位点分别挽救了饥饿诱导的自噬和病原体清除。Murthy et al.（2014）得出的结论是，这些发现表明，在存在常见风险等位基因的情况下，CASP3 激活会导致 ATG16L1 加速降解，将细胞应激、凋亡刺激和自噬受损置于易患克罗恩病的统一途径中。 611081）。
Rogers et al.（2017）利用小鼠和人类细胞发现，CASP3在asp270之后切割GSDME（608798），产生一个坏死的N端片段，该片段将自身靶向质膜，诱导继发性坏死/焦亡。当用依托泊苷或水疱性口炎病毒等凋亡触发物刺激时，表达 GSDME 的细胞会进展为继发性坏死，但当 GSDME 被删除时，细胞会分解成小的凋亡小体。Rogers et al.（2017）得出结论，GSDME是调节凋亡细胞解体和进展为继发性坏死的中心分子。
Wang等人（2017）孤立地发现，CASP3在体外和细胞系中继asp270之后切割人GSDME，并且GSDME的N端片段改变了细胞对TNF（191160）或化疗药物的反应，从细胞凋亡变为细胞焦亡。缺乏 GSDME 表达的人类细胞系没有表现出对 TNF 或化疗药物的焦亡反应。GSDME 的 CASP3 识别基序中 asp267 或 asp270 的突变、GSDME 表达的敲除、或 CASP3 的敲除或抑制消除了对 TNF 或化疗剂的焦亡反应。脂质体实验表明焦亡涉及 GSDME 的 N 末端结构域与 4,5-二磷酸磷脂酰肌醇的结合、孔的形成以及脂质体内容物的损失。与野生型相比，Gsdme -/- 小鼠对顺铂或博来霉素诱导的胃肠组织、脾脏和肺损伤具有抵抗力。Wang等（2017）得出结论，CASP3裂解并激活GSDME，引起细胞焦亡，并且GSDME的表达水平决定了CASP3激活细胞的细胞死亡形式。
▼ 测绘
Nasir 等人（1997）使用从 P1 文库中分离的基因组克隆的荧光原位杂交将 CPP32 定位到人类染色体 4 的长臂末端。它的定位针对来自该区域的 YAC 重叠群进行了改进，跨越至少2 MB。CPP32 映射在一侧的 KLKB1（229000）和 F11（264900）位点和另一侧的 D4S254 之间。它与 FACL2 基因（152425）包含在相同的 240 kb YAC 中。
Tiso et al.（1996）利用辐射杂交作图将CPP32基因定位到人类染色体4q33-q35.1。他们观察到，映射的 4 个 CASP 家族基因中的每一个都与常染色体显性畸形疾病共定位。他们建议William综合症（194050）作为4q33-q35位点的候选遗传病。
▼ 分子遗传学
关联待确认
川崎病（KD；611775）是一种急性血管炎综合征，主要影响婴儿和儿童的中小动脉。Onouchi 等人（2010）报道，CASP3 中连锁不平衡的多个变异导致欧洲血统的日本和美国受试者对川崎病的易感性。位于 CASP3 5-prime 非翻译区（rs72689236）的常见相关 SNP 的 G 到 A 替换消除了活化 T 细胞核因子（NFATC1；600489）到SNP周围的DNA序列。作者认为，免疫效应细胞中 CASP3 表达的改变会影响 KD 的易感性。
体细胞突变
细胞凋亡失败是癌症的标志之一。为了探讨CASP3基因的遗传改变可能与人类肿瘤发生发展有关的可能性，Soung等人（2004）分析了一系列944个人类肿瘤中该基因的整个编码区和所有剪接位点的体细胞突变。 。总体而言，他们检测到了14种体细胞突变：98种结肠癌中的4种（4.1%）、181种非小细胞肺癌中的4种（2.2%）、129种非霍奇金淋巴瘤中的2种（1.6%）、165种胃癌中的2种（1.2%） ）、80 例肝细胞癌中 1 例（1.3%）、28 例多发性骨髓瘤中 1 例（3.6%）。在76例乳腺癌、45例急性白血病、12例髓母细胞瘤、15例肾母细胞瘤、12例肾细胞癌、40例食道癌、33例膀胱癌和33例喉癌中未发现体细胞突变。
▼ 进化
人类进化的特点是大脑尺寸和复杂性的急剧增加。为了探究其遗传基础，Dorus 等人（2004）检查了涉及神经系统生物学各个方面的基因的进化。这些基因，包括 CASP3，在灵长类动物中表现出明显高于啮齿类动物的蛋白质进化率。这种趋势对于与神经系统发育有关的基因子集最为明显。此外，在灵长类动物中，蛋白质进化的加速在从祖先灵长类动物到人类的谱系中最为突出。Dorus等人（2004）得出结论，人类神经系统的表型进化具有显着的分子相关性，即潜在基因的加速进化，特别是那些与神经系统发育相关的基因。
▼ 动物模型
为了分析CPP32在体内的功能，Kuida等人（1996）通过同源重组产生了CPP32缺陷小鼠。这些小鼠的出生频率低于孟德尔遗传学的预期，它们比同窝小鼠要小，并在 1 至 3 周龄时死亡。尽管胸腺细胞对各种细胞凋亡刺激保持正常的敏感性，但 CPP32 缺陷小鼠的大脑发育受到严重影响，并且在胚胎第 12 天就可以看出，导致各种发育不全和细胞部署紊乱。这些多余的细胞是有丝分裂后的，并在出生后阶段终末分化。在突变胚胎中未观察到正常大脑发育过程中主要形态发生变化位点的固缩簇，表明在缺乏 CPP32 的情况下细胞凋亡增加。因此，Kuida等人（1996）表明CPP32在哺乳动物大脑形态发生细胞死亡过程中发挥着关键作用。
Woo et al.（1998）生成了缺乏Casp3外显子3的小鼠、胚胎干（ES）细胞和小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）。小鼠的表型与 Kuida 等（1996）观察到的一致。然而，Woo et al.（1998）观察到，在 ES 细胞中，Casp3 对于紫外线照射后有效的细胞凋亡是必需的，而不是 γ 照射。另一方面，肿瘤坏死因子（TNF；191160）诱导 Casp3 -/- 胸腺细胞正常凋亡，但在转化的 MEF 中诱导缺陷性凋亡。此外，染色质浓缩和DNA降解等凋亡事件并非在所有细胞类型中都表现出来；然而，这些细胞还表现出细胞凋亡的其他特征。Woo et al.（1998）得出结论，细胞凋亡对CASP3的需求是组织特异性的，甚至在同一细胞类型内是刺激特异性的，强调了哺乳动物系统中细胞凋亡控制的复杂性以及选择性阻断细胞死亡的潜力。 。
Woo等人（2003）报道，Casp3缺陷的小鼠脾B细胞数量增加，体内显示正常凋亡和增殖增强，以及体外有丝分裂刺激后过度增殖。然而，在 Casp3 和 Cdkn1a 均缺失的情况下，Casp3 -/- B 细胞的过度增殖被消除。Woo et al.（2003）得出结论，Casp3缺陷小鼠中T细胞过度增殖是由于细胞凋亡受损，而B细胞过度增殖是由于细胞周期增加所致。结果表明，Casp3 作为 B 淋巴细胞细胞周期进程的负调节因子。
B 细胞凋亡与 1 型糖尿病（T1D；222100）通过抗原交叉呈递机制导致 B 细胞特异性 T 细胞激活。Liadis 等人（2005）发现，在链脲佐菌素自身免疫糖尿病模型中，Casp3 -/- 小鼠可以免受糖尿病的影响。Casp3 -/- 小鼠中完全不存在胰岛的淋巴细胞浸润。进一步的研究表明，Casp3 介导的 B 细胞凋亡是 T 细胞启动和 1 型糖尿病起始的必要步骤。
Zeiss et al.（2004）在rd小鼠中评估了半天胱冬酶-3消融对光感受器变性的影响，并研究了其在产后视网膜发育中的作用。他们发现Casp3缺陷小鼠表现出边缘小眼、视盘周围视网膜发育不良、玻璃体脉管系统退化延迟以及内核层细胞凋亡动力学迟缓。尽管半天冬酶-3的消融提供了短暂的光感受器保护，但杆细胞死亡仍在继续。Zeiss et al.（2004）的结论是，在体内，半胱天冬酶-3对于视杆细胞光感受器的发育并不重要，在介导病理性视杆细胞死亡中也没有发挥重要作用。在缺乏半胱天冬酶-3的情况下细胞凋亡延迟的时间性质暗示存在半胱天冬酶孤立的发育和病理性细胞死亡机制。
Tai et al.（2005）先前表明，在多囊肾病（PKD；PKD；173900）。他们发现，半胱天冬酶抑制剂IDN-8050使患有PKD的杂合子（Cy/+）突变大鼠的肾脏增大减少了44%，囊肿体积减少了29%。在Cy/+大鼠中，半胱天冬酶抑制导致血尿素氮减少，Pcna（176740）阳性肾小管细胞和凋亡肾小管细胞数量减少。蛋白质印迹分析表明，IDN-8050 治疗后活性 Casp3 量的减少与囊肿形成和疾病进展的减少有关。
Lakhani等人（2006）培育出Casp3和Casp7双重缺陷的小鼠，这些小鼠出生后立即因心脏发育缺陷而死亡。缺乏这两种酶的成纤维细胞对线粒体和死亡受体介导的细胞凋亡具有高度抵抗力，显示出线粒体膜电位的保存，并且细胞凋亡诱导因子（AIF;）的核转位有缺陷。300169）。此外，Bax（600040）易位和细胞色素c（123970）释放的早期凋亡事件也被延迟。Lakhani et al.（2006）得出结论，半胱天冬酶3和7是线粒体凋亡事件的关键介质。
Parker等人（2010）通过点击框测试和听觉脑干反应分析发现，在N-乙基-N-亚硝基脲筛选中产生的纯合突变小鼠的“旋律”系表现出严重的耳聋。他们将旋律突变鉴定为 Casp3 催化位点中 cys163 到 Ser 的取代。对纯合旋律小鼠的扫描电子显微镜和组织学分析显示，感觉毛细胞紊乱、毛细胞丢失和螺旋神经节细胞变性，其严重程度从顶端到基底转呈梯度。旋律杂合子还显示出螺旋神经节神经元丢失的证据，表明显性负效应。
