XIBAO演示文稿

1、細胞凋亡的分子機制 細胞凋亡的過程及機制細胞凋亡的過程大致可以分為以下幾個階段： 接受凋亡信號凋亡調(diào)控分子間的相互作用蛋白水解酶的活化(saspase)進入連續(xù)反應(yīng)過程1 凋亡的啟動階段 細胞凋亡的啟動是細胞在感受到相應(yīng)的刺激后胞內(nèi)一系列控制開關(guān)的開啟或關(guān)閉，不同的外界因素啟動凋亡的方式不同，所引起的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)也不相同，客觀上說對細胞凋亡過程中信號傳遞系統(tǒng)的認識還是不全面的，目前比較清楚的通路主要有： (1)細胞凋亡的膜受體通路 (2)細胞色素C釋放和Caspases激活的生物化學(xué)途徑 2 (1)細胞凋亡的膜受體通路： 各種外界因素是細胞凋亡的啟動劑，它們可以通過不同的信號傳遞系統(tǒng)差傳遞凋亡信號

2、，引起細胞凋亡，我們以Fas-Fasl為例： Fas是一種跨膜蛋白，屬于腫瘤壞死因子超家族成員，它與Fasl結(jié)合可以啟動凋亡信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)引起細胞凋。它的活化包括一系列步驟： 首先配體誘導(dǎo)受體三聚體化，然后在細胞膜上形成凋亡誘導(dǎo)復(fù)合物，這個復(fù)合物包括帶有死亡結(jié)構(gòu)域的Fas相關(guān)蛋白FADD。Fas又稱CD95，是由325個氨基酸組成的受體分子，F(xiàn)as一旦和配體Fasl結(jié)合，可以通過Fas啟動致死性信號轉(zhuǎn)到，最終引起細胞一系列特征性變化，使細胞死亡。Das作為一種普通表達的受體分子，可出現(xiàn)于多種細胞表面 ，但Fasl表達卻有其特點，通常只出現(xiàn)于活化的T細胞和NK細胞表面，因而已被活化的殺傷免疫細胞能夠

3、有效地以凋亡途徑置靶細胞于死地。3 Fas分子內(nèi)段帶有特殊的死亡結(jié)構(gòu)域，(DD,death domain)。三聚化的Fas和Fasl結(jié)合后，使三個Fas分子的死亡結(jié)構(gòu)域相聚成簇，吸引胞漿中帶有另一種帶有相同結(jié)構(gòu)域的蛋白FADD。FADD是死亡信號轉(zhuǎn)錄中的一個連接蛋白，它有兩部分組成：C端(DD結(jié)構(gòu)域)和N端(DED)部分。 DD結(jié)構(gòu)域負責(zé)和Fas分子內(nèi)段上的DD結(jié)構(gòu)域結(jié)合，該蛋白再以DED連接另一個帶有DED的后續(xù)部分，由此引起的N端DED隨即與無活化的半胱氨酸蛋白酶8(capase8)酶原發(fā)生同嗜性交聯(lián),聚合多個capase8的分子逐由單鏈酶原轉(zhuǎn)成由活性的雙鏈蛋白,進而引起隨后的級聯(lián)反應(yīng)，細

4、胞發(fā)生凋亡。因而TNF誘導(dǎo)的細胞凋亡途徑與此類似。4 (2)細胞色素C釋放和Caspases激活的生物化學(xué)途徑： 線粒體是細胞生命活動控制中心，它不僅是細胞呼吸鏈和氧化磷酸化的中心，而且是細胞凋亡的控制中心。實驗表明細胞色素C從線粒體釋放是細胞凋亡的關(guān)鍵步驟。釋放到細胞漿的細胞色素C在dATP存在的條件下能與凋亡相關(guān)因子1（apaf-1）結(jié)合，使其形成多聚體，并促進Caspases-9與其結(jié)合形成凋亡小體，Caspases-9被激活，被激活的Caspases-9能激活其它的Caspases如Caseases-3等，從而誘導(dǎo)細胞凋亡。 此外，線粒體還釋放凋亡誘導(dǎo)因子，如AIF，參與激活Caspa

5、ses,可見凋亡小體的相關(guān)組份存在于正常細胞的不同部位。促凋亡因子能誘導(dǎo)細胞色素C釋放和凋亡小體形成。很顯然，細胞色素C從線粒體釋放的調(diào)節(jié)是細胞凋亡分子機理研究的關(guān)鍵問題。多數(shù)凋亡刺激因子通過線粒體激活細胞凋亡途徑。 有人認為 受體介導(dǎo)的凋亡途徑也有細胞色素C從線粒體的釋放。如對Fas應(yīng)答的細胞中，一類細胞（type-1）中含有足夠的光、胱解酶（caspases-8）可被死亡受體活化而導(dǎo)致細胞凋亡 。5 在這類細胞中高表達Bcl-2并不能抑制Fas誘導(dǎo)的細胞凋亡。在另一類細胞（type2）如肝細胞中，F(xiàn)as受體介導(dǎo)的胱解酶8活化不能達到很高的水平。因此這類細胞中的凋亡信號需要借助凋亡的線粒體途

6、經(jīng)來放大，而Bid - 一種僅含有BH3結(jié)構(gòu)域的Bcl-2家族蛋白是將凋亡信號從胱解酶8向線粒體傳遞的信使。6 凋亡的執(zhí)行階段 盡管凋亡過程的詳細機制尚不完全清楚，但是已經(jīng)確定Caspase即半胱天冬蛋白酶在凋亡過程中是起著必不可少的作用，細胞凋亡的過程實際上是Caspase不可逆有限水解底物的級聯(lián)放大反應(yīng) 過程，到目前為止，至少已有14種Caspase被發(fā)現(xiàn)。 參與誘導(dǎo)凋亡的Caspase分成兩大類： 啟動酶（inititaor）和效應(yīng)酶（effector）它們分別在死亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的上游和下 游發(fā)揮作用。 7 Caspase活化機制 Caspase的活化是有順序的多步水解的過程，Caspase

7、分子各異，但是它們活化的過程相似。首先在caspase前體的N-端前肽和大亞基之間的特定位點被水解去除N-端前肽，然后再在大小亞基之間切割釋放大小亞基，由大亞基和小亞基組成異源二聚體，再由兩個二聚體形成有活性的四聚體。去除N-端前肽是Caspase的活化的第一步，也是必須的，但是Caspase-9的活化不需要去除N-端前肽，Caspase活化基本有兩種機制，即同源活化和異源活化，這兩種活化方式密切相關(guān)，一般來說后者是前者的結(jié)果 。8 Caspase的效應(yīng)機制 凋亡細胞的特征性表現(xiàn)，包括DNA裂解為200bp左右的片段，染色質(zhì)濃縮，細胞膜活化，細胞皺縮，最后形成由細胞膜包裹的凋亡小體，然后，這些

8、凋亡小體被其他細胞所吞噬，這一過程大約經(jīng)歷30-60分鐘，Caspase引起上述細胞凋亡相關(guān)變化的全過程尚不完全清楚，但至少包括以下三種機制： 9 1凋亡抑制物 正?；罴毎驗楹怂崦柑幱跓o活性狀態(tài)，而不出現(xiàn)DNA斷裂，這是由于核酸酶和抑制物結(jié)合在一起，如果抑制物被破壞，核酸酶即可激活，引起DNA片段化（fragmentation）?，F(xiàn)知caspase可以裂解這種抑制物而激活核酸酶，因而把這種酶稱為Caspase激活的脫氧核糖核酸酶（caspase-activated deoxyribonulease CAD），而把它的抑制物稱為ICAD。 102破壞細胞結(jié)構(gòu) Caspase可直接破壞細胞結(jié)構(gòu)，

9、如裂解核纖層，核纖層（Lamina）是由核纖層蛋白通過聚合作用而連成頭尾相接的多聚體，由此形成核膜的骨架結(jié)構(gòu)，使染色質(zhì)（chromatin）得以形成并進行正常的排列。在細胞發(fā)生凋亡時，核纖層蛋白作為底物被Caspase在一個近中部的固定部位所裂解，從而使核纖層蛋白崩解，導(dǎo)致細胞染色質(zhì)的固縮。 113調(diào)節(jié)蛋白喪失功能 Caspase可作用于幾種與細胞骨架調(diào)節(jié)有關(guān)的酶或蛋白，改變細胞結(jié)構(gòu)。其中包括凝膠原蛋白（gelsin）、聚合粘附激酶（focal adhesion kinase ,FAK）、P21活化激酶（PAK）等。這些蛋白的裂解導(dǎo)致其活性下降。如Caspase可裂解凝膠原蛋白而產(chǎn)生片段，使之不能通過肌動蛋白（actin）纖維來調(diào)節(jié)細胞骨架。 12 除此之外，Caspase還能滅活或下調(diào)與DNA修復(fù)有關(guān)的酶、mRNA剪切蛋白和DNA交聯(lián)蛋白。由于DNA的作