程序性细胞死亡课件

胚胎发育

与程序性细胞死亡

第八章蝌蚪尾的消失脊椎动物的神经系统的发育发育过程中手和足的成形过程一、程序性细胞死亡PCD（programmedcelldeath）又称细胞凋亡

(apoptosis)（在体内外因素诱导下，由基因严格调控而发生的自主性细胞有序死亡。）1、概念一个固有的遗传程序即生物钟，在一个受控制的时间和空间内激活，从而导致细胞死亡。1986年，Robert

Horvitz等发现线虫中ced3，4是促凋亡基因。1980年，Wyllie等发现细胞凋亡与内源性核酸内切酶激活有关。“DNAladder”是细胞凋亡发生的标志；SydneyBrennerH.RobertHorvitzJohnSulston

THE2002NOBELPRIZEWINNER二、PCD/细胞凋亡的形态变化(1)微绒毛、细胞突起消失；出芽(budding)膜空泡化（blebbing)出芽(budding)(4)凋亡小体形成胞膜皱缩内陷，分割包裹胞质(内含DNA物质及细胞器)，形成泡状小体称为凋亡小体（apoptosisbody）

(5)吞噬巨噬细胞吞噬凋亡小体巨噬细胞凋亡小体图8－2细胞凋亡与细胞坏死的比较细胞坏死细胞凋亡1.性质病理性生理性或病理性2.诱导因素强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生3.生化特点被动过程，无新蛋白合成，不耗能主动过程，有新蛋白合成，耗能4.形态变化细胞结构全面溶解、破坏、细胞肿胀胞膜及细胞器相对完整，细胞皱缩，核固缩5.DNA电泳弥散性降解，电泳呈均一DNA片状DNA片段化（180-200bp），电泳呈梯状条带6.炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整，局部无炎症反应7.凋亡小体无有8.基因调控无有表8－1细胞凋亡与细胞坏死的比较（二）胚胎发育中PCD的意义1、系统匹配淘汰没有作用或不再起作用的细胞，以确保有功能细胞的营养和空间。2、雕刻躯体从而形成正常、精细复杂的生物体。3、除去短暂结构：蝌蚪尾4、保护机体：如胸腺的发育四、PCD/细胞凋亡的调节（一）激素水平的调节甲状腺素、糖皮质激素等诱导PCD雌激素、卵泡刺激素、胰岛素等抑制PCD（二）细胞因子调节主要是生长因子：NGF，FGF，TGF，G-CSF等缺乏导致PCD（三）PCD相关基因的调节1、TNF死亡受体超家族（1）死亡受体结构包括胞内C-端、跨膜区及胞外N-端，胞外功能区内含数个半胱氨酸，胞内功能区由80个氨基酸构成的死亡结构域（DD）Fas(Apo-1,CD95):43kDDISC/死亡诱导信号复合物（Fas-FADD（Fas相关死亡蛋白）-proCaspase-8）TNFRI：55-60kD，TNFRI-TRADD（TNFR相关死亡蛋白）-FADD-proCaspase-82.凋亡蛋白酶Caspase:

cysteine-containingaspartate-specificprotease（含半胱氨酸的天冬氨酸特异蛋白水解酶）一组对底物的天冬氨酸部位有特异水解作用，其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶。(1)定义（2）Caspase的分类及功能④在大亚基的C端含有一活性中心，其中半胱氨酸是必需氨基酸。③活性形式由2个大亚基和2个小亚基组成的杂四聚体；ActiveenzymeCatalyticsites(4)

Caspase的作用底物

①凋亡蛋白酶激活的DNA酶抑制物(ICAD)CAD:CaspaseActivatedDNase由Caspase激活的核酸酶(具有内切酶活性)ICADCADDNACaspase②核纤层（lamina）蛋白细胞核lamina染色体③细胞骨架蛋白：导致细胞解体，形成凋亡小体

④其他的caspases⑤灭活细胞凋亡的抑制物3、凋亡蛋白酶活化因子-1（Apaf-1)130kD，N-端含有一半胱氨酸蛋白酶募集域（CARD），C-端由12个WD-40重复片段组成。凋亡体/死亡复合体：Cytc-Apaf-1-dATP-proCaspase-94、线粒体膜间隙蛋白（线粒体释放的凋亡相关因子）细胞色素C，凋亡诱导因子，Apaf-1,Smac/DIABLO等5、自由基活性氧自由基：诱导PCD的发生。活性氮自由基：NO—高浓度促PCD，低浓度抑制PCD6、P53基因修复受损的DNA，如修复失败则通过细胞核途径诱导细胞凋亡。（射线、毒素）分子警察P53的促凋亡机制：（1）DNA结合蛋白，调控基因转录（细胞核途径）（2）激活线粒体途径（3）诱导Fas增加（4）诱导溶酶体的不稳定性7、BcL-2家族3个亚家族BcL-2亚家族:起抗凋亡作用Bax亚家族BH3亚家族起促凋亡作用BH：

BcL-2同源结构域BcL-2基因家族成员自身或彼此之间有形成二聚体或多聚体的能力，BcL-2家族的蛋白与蛋白相互作用调节着细胞的存活与凋亡。Bcl-2（B

celllymphoma/leukemia-2）

：

Bcl-2

是第一个被确认有抗凋亡作用，由229aa构成（鼠236）分布在线粒体膜,内质网，核膜等处。

Bcl-2

和C.elegans

中的ced-9

有很高的同源性，具有促进细胞存活的功能。BcL-2抗凋亡机制：①直接抗氧化；②调节PTP开放；③抑制Bax，Bak的促凋亡作用；④抑制Caspases激活；⑤维持细胞钙稳态。8、凋亡抑制蛋白家族（IAP家族）

IAP家族是一组抑制凋亡的蛋白。IAP家族蛋白的BIR（baculoviralIAPrepeat)结构域是IAP

抑制凋亡的结构基础。在人类已确定有7种IAP相关蛋白。作用机制：通过抑制caspase-3,7,9等的活性。凋亡细胞DNA的断裂形成高分子量的DNA大片断（50kb)形成180－200bp整数倍的DNA小片断非Caspase依赖的内源性核酸内切酶的激活Caspase依赖的内源性核酸酶激活(CAD)9.核酸内切酶

Caspase8

Caspase3

Caspase9

Cleavageofsubstrates

Nucleus

DegradationofDNACAD激活方式细胞膜DNA断裂与“梯状条带”RDNA“梯”状条带二、PCD的主要途径1.膜受体通路(死亡受体通路/外源性通路)死亡受体家族肿瘤坏死因子受体(TNFR)家族Fas／CD95TNFRFas/FasLDD:deathdomain死亡受体通路凋亡诱导因素死亡受体（Fas)配体（FasL)的表达、结合Caspase-8活化Caspase-3活化apoptosisFADDFADD2.线粒体通路（内源性途径）R1、线粒体跨膜电位（Δψm）的破坏与细胞凋亡的一致性；

Δψm下降时PTP开放导致细胞凋亡

Δψm正常时无细胞凋亡

2、线粒体跨膜电位（Δψm）的破坏早于核DNA的断裂。??线粒体信号通路smacSmac:secondmitochondria-derivedactivatorofcaspaseIAPs(-)ApoptosisinducingfactorInhibitorsofapoptosisproteinapoptoticproteaseactiviationfactor凋亡诱导因素死亡受体/配体的表达、结合Caspase-8活化Caspase-