哺乳细胞凋亡分子生化

哺乳类细胞凋亡的分子生化华技大学同济医学院生物化学 澳大利亚Kerr和苏格兰Wyllie教授从细胞形态、超了细胞凋亡研究中具有里程碑意义的提出了细胞凋亡的概念。了对细胞凋亡真正生物医学各个领域的研究。Kerr教Apoptosisapo（off）和（falling）的合成词，描述树叶及花一、细胞凋亡的概 动的过程，而是涉及一系列激活、表达以及调控一种过程。程序化细胞。（programmedcelldeath,PCD） 是由于某些外界因素 形式逐渐丧失水分，形成的凋亡小体因有膜而在生物化学方这是溶酶体酶后消化DNA链而产生的（ladder）二、细胞凋亡的生理意从生物到高等动物的发育，都存在着程序性细胞的现象。熟过，构成组织的细胞生死交替，细胞凋亡是保证发育成熟所必需。细胞是在完成了他的使命后而被淘汰的. 人的胚胎肢牙（limbbud）发育过 新生细胞，从而维持中细胞数量的稳定，如皮肤、粘膜细胞的更新；女性通过周期进行 可启动或介导，衰老或其他疾病发发生。物 细胞凋亡的生理意义一是具有清除发生过程及成熟 具有消除对机体有害的癌细胞及 （一）化特征Ca2+作为第二信使不仅发挥调节细胞生长,分化基一是胞内Ca2+库,胞外Ca2+Ca2+二是Ca2+的打破了细胞内结构的稳定,使得胞浆Ca2+浓度升高或分布的改变诱导细胞信号转导方激活蛋白激酶方激活核酸内切酶方双链DNA常早期阶段，是由于DNA内切酶活化DNA降解，形成长度为185bp～250bp整180-200180-200颗 连接

Ca2+DNADNA 5．Ⅱ型谷氨酰胺转移酶和需钙蛋白（Calpain）活性升高（二）形态学特征胞膜完整，外形发泡状紧缩呈月牙状，凝聚在核膜周围形成膜包的凋亡小体（apoptoticbody），细胞凋亡可发生在正常细胞群中的单个细胞（三）细胞凋亡与细胞坏坏凋性病理性、非特异生理性或病理性，特异诱导因强烈刺激，随机发较弱刺激，非随机发生化特 过程，无新蛋白质合成，主动过程，有新蛋白质合成，不耗能形态变细胞结构全面溶解、破坏胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩细胞肿核固DNA电弥散性降解，电泳呈均 段化（180—200DN电泳呈“梯”状条炎症反溶酶体破裂，局部炎症反溶酶体相对完整，局部无炎症应凋亡小无有调无有四、细胞凋亡的激发因巴细胞、神经元和肝细胞凋亡；白介素-（IL-2）、神经生长因子（NGF） 损伤刺P53PTEN

基神经递 治疗因 去除细胞生长因 紫外基质失去粘附特 中草生理性因 杆状 牛痘A 雄激 比中性氨基 因 六氯化 半胱氨酸蛋白酶抑制第二 参与细胞凋亡反应过程的分半半胱天冬蛋白酶类细胞凋亡激活因子类 （caenorhabditiselegansCE） 通过研究秀丽隐杆线虫，表明细胞的自发性， （celldeathgene，ced-3，-ced-3和ced-4的表达产物呈现促凋亡ced-9的表达产物呈现抗凋亡作用。当ced-9ced-9不活动时，ced-3和ced-4激活，导致细胞程序性。 胞瘤/白血病-2（Bcelllymphoma/leukemia- （一）bcl-2正常情况下，bcl-2位于18q21,含有3个外显子和两个开放阅读框架，bcl-2转录6.0kbmRNA，经不同拼接，翻译为239个氨基酸残基组成，分子量为26KD的Bcl-2α （二）bcl-2（二）bcl-2 Bcl-2蛋 成员概成氨基酸数与Bcl-2同源分子C-疏水调节Bcl-有抑Bcl-有抑Bcl-有促有促无促*无促无抑Mcl-有抑Ced-有抑BHRF-有抑LMW5-无抑☆无抑Bcl-2蛋白成员的相互作用与细胞凋亡的关成可能存在的聚合体形抑制凋bcl-bcl-2/bcl-bax/bcl-Mcl-1//bcl- bax/bax-促进凋bcl-Bcl-Xs/bcl-bcl-Xs/bcl-Bad/bcl-bad/bcl-Bak/bcl-二、半胱天冬蛋白酶类二、半胱天冬蛋白酶类1βconvertingenzyme，ICE），是一种裂解Caspase（cysteinecontainingasparatepecificprotease，半胱天冬蛋白酶）。 2345678

同义名称（作者CPP32/Yama/Apopain 1995),Nicholson1995)TX/CErelⅡ/ICH- (Faucheu1995,KamensMundayICErelⅢ/TY(Faucheu1995MundayMch-2/(Fernanes-AlnemriMch-3/ICE-LAP-3/CMH-1(Fernanes1995,Duan等1996Lippke1996) ch5(Boldin等1996,Fernamdes等 Musio1996)9ICE- (Duan1996,SrinivasulaMch4Fernamdes等Ich- (Wang等TXERICEMICECaspases 在Pro-Caspases的N端均含有一段P2-P27的前区 含有CARD（Caspase募集域）和DED。 在大亚基的C端均含有QACXG(X=R.QG)的活 Caspase分caspaserecuitment，如：caspase-1,effector，如：caspase-8,10下游ss：前区域小，不含嗜同性区段，如se-三、细胞凋亡激活因子类 称为细胞凋亡激活因子（apoptosisactivatingCaspase9。 素C（cytochromec，Cytc），凋亡诱导因子（secondmitochondria-activatorofcaspase），体出这些凋亡因子，即可诱导细胞凋亡。现已公认细胞内存在有受体介导、内质网和线粒体介导FasL-Fas系TNFα-TNFR1系TRAIL-DRs系 相关因子Fas（factorassociated Fas介导的信号转导途FADD（fasassociatedProteinFADD（fasassociatedProteinwith效应子结构域（death 的信号复合体（deathinducing 体内Cytc和Pro-Caspase-2，-3，-7，-9等因子出来。由此通过形成Apoptosome的形②破坏细胞骨架结③引起细胞周期运行失常， CyclinA等Fas介导的Daxx－JNK途（Fasdeathassociated径不受FLIPL(Fas抑制蛋白)抑制。Fas介导的凋亡信号转导的负性调 结构域（Deatheffector ,DED），C端含有 TNF-R1介导的凋亡途associatedProteinwithDD，TRADD），后 ②顺序串联结合RIP、RAIDD、Procaspase-RIP（ReceptorinteractingProteinwithDD）：RAIDD（RIP-associatedICH1HomologousProteinwithDDandCARD）：其N端含CARD，C端含DD，其CARD结合Pro-caspase2形成诱导③TRADD-RIP还可结合TRAF2(TNFR-associatedfactor激活NIK（NF-кB-inducingKinase）和 促进二种凋亡因子IAP（Inhibitorofapoptosisresponsegene）表达而促进TNF-R1介导的细胞④TRADD直接顺序串联结合TRAF2和CARDIAK：（CARDinducibleapoptotickinase/RIPFLIPL（largeformofFLICEinhibitoryprotein,caspase-8三、TRAIL-DRs自19-α及其TEA和A（F-adasindcinglgnd，含有2832.K）；Dahcp4154），D（含有44个氨基酸）（36）和DD、A主要都asase8/1，FB 受体：DcRI(DecoyReceptor1,含有236不会引起正常细胞的凋亡反应，而其他DRs结合 TNFR2(DD)---Receptor&MitochondriaMediatedApoptosis一、线粒体内的凋亡因 凋亡因子。在正常时线粒体外膜的通透性一般只允许<5KD的小分子和离子进出，当受某些因素作用破坏了线粒体外膜的这种屏障性通透，引起膜间腔内的凋亡因子入胞浆内，立即启动凋亡反应。膜间腔内的凋亡因子有：Cyt.c,凋亡诱导因子（AIF）,第二个Caspase的线粒体激活因子（Smac）Pro-caspase-2,-3,-7,-9和Hsp-10,Hsp-60等。因子-1（Apaf-1）诱导其寡聚化，再募集Pro-凋亡诱导因子 fragmentationfactor）协同加速DNA的有序片段HSP10/60（Heatshockproteinc第二个CaspaseMitochondria-derivedactivatorofSmac）腔内,入胞浆内可结合凋亡蛋白抑制因子（Inhibitorofapoptoticprotein）后进入泛素化Bad：在生长因子存在下，可通过磷脂酰肌醇-3- Bid：本来存在于胞浆内，当被Caspase8催化成N端11kD和C端15kD二个片段，后者即。Bim：本是结合在胞浆微管复合体，当受到凋亡。另一方面PKC-δ是Caspase3的靶底物，Caspase3PKC-δ称为凋亡层连蛋白激酶（apoptoticlamin生活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）凋亡的因子，因为线粒体膜的完整性及生理通透1）而形成Apoptosome的作用，故线粒体凋亡transitionalpore，PTP）开放，即可引起线粒 在上述介绍二条主要的细胞凋亡途径，（一 （p53responsiveelement 45（growtharrestandDNAdamageinduciblegene45，（proliferatingcellnuclear ③p53可促进细胞内TNF-α和Fas粒出TNF-α和Fas④p53本身还可结合DNA蛋白A（replicationproteinA，RPA）而DNA的。由上可（）张力蛋白同源磷酸酯酶PTEN（phosphataseandtensinhomologdeletedfromchromosome10）是随P53以后呈现 具有磷酸化抑制Caspase9、Bad的活性和抑制细胞色素C的与Fas介导的凋亡信号转导，以及通过FKHR间接抑制某些凋亡因子表达等作用，因此具有很强及通过去磷酸化抑制粘着斑激酶（Focaladhesion 张力蛋白同源磷酸酯酶（PTEN）促凋亡机二因二因 A（cytokineresponsemodifierEIB55kD和E6蛋二二因 宿主细胞后进 的止宿主细胞的凋亡防御，保护的生存和免被消灭和清A（cytokineresponsemodifierA胞因子反应修饰因子A）。这是牛痘 质因子，分子量38KD，它具有抑制Caspase3和颗粒酶（GranzymeB） 的一种因子， LANA:这是肉瘤疱疹 Latency-associatedNuclearantigen,LANA）易发胃粘膜细胞癌等 生 坏死、凋等 （一）、系统性红斑狼疫性疾病（二） 染引起的肿瘤转 Caspase3而 （三）、肿 二、细胞凋亡过度相关的疾（一）、心血管疾 而致心功能不全 是 中出现高水平（solubleFasL），引起角化细（五）、肝功能衰竭相关疾①胆汁淤积性肝病（cholestaticliverdisorders，②暴发性肝炎（FluminantHepatitis，FH）。这 淋巴细胞转化为细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxicT 一、AnnexinV-FITC结合膜表PS实内层，在细胞凋亡早期，膜内成的磷脂酰丝酸移位在膜外层，AnnexinV（V型膜联蛋白对其有高度亲和性。AnnexinV标记上荧 DNA五、细胞凋亡反应 六、流式细胞术细胞培养液LDH活性检 LDH可使乳酸锂脱氢，进而使NAD还原成NADH，硝基氯化四氮唑（INT），INT接受H＋被还原成紫 Confocalimageofabovineembryoheatshockedat41Cfor9handsubjectedtotheTUNELprocedureusingPI.Redfluorescenceindicates