Bcl-2基因家族与细胞凋亡
Caspase,BCL-2蛋白家族与细胞凋亡调控机制
Caspase,BCL-2蛋白家族与细胞凋亡调控机制1972年，Kerr等提出细胞凋亡的概念，细胞凋亡（apoptosis）又谓细胞程序化死亡（programmed cell death ,PCD）是一种参与了生物体许多过程的细胞去除机制，是由基因编程调控的细胞主动自杀过程。
生物体通过这种机制完成对衰老细胞和畸形细胞的清除。
另外细胞凋亡对胚胎发育，免疫耐受，细胞群体稳定等有重大影响，并且对进一步深入研究艾滋病，癌症等对人类的生存构成严重威胁的疾病有潜在的价殖。
因此，许多年以来，细胞凋亡一直是生物领域科研研究的热点。
细胞凋亡的过程非常复杂，与此有关的两大家族bcl-2,caspase对细胞凋亡的调控起着举足轻重的作用，本文就这两大家族对细胞凋亡的调控机制影响作一综述。
1 BCL-2蛋白家族BCL-2蛋白家族分为三个亚族，原生存亚族（Pro-suvival subfamily）即BCL-2亚族成员有BCL-2, BCL-CL, KS-BCL-2, BCL-W, MCL-1,BHRF1, NR-B,ORF16, LMW5-HL,AL,FIB-19K,及 CED-9;两个原凋亡家族（Proapoptotrc subfamily）是Bax and BH3亚族。
Bax,bak, bid及egl-1属bh3亚族【1】。
其中15种蛋白为哺乳动物（主要是人）所有，nr-3为鸡所有，线虫c.elegans中的蛋白有ced-9及egl-1,病毒蛋白有LMW5-HL,BHRF1,ORF-16,KS-BCL-2和EIB-19K,BCL-2家族在细胞凋亡过程中起到调节者的作用。
1.1 细胞周期细胞增殖可以启动PCD，在一定条件下，bax能加速细胞周期进程。
而BCL对凋亡的阻遏抑制细胞增殖受阻碍的细胞也难以再进入细胞周期的淋巴细胞中，BCL-2造成的生长抑至与阻碍转录因子NFZF(Nucleaar Factor Assocciate Transcription)激活相关，另外对FAS信号途径的干扰会抑至细胞。
Bcl-2与细胞凋亡
Bcl-2与细胞凋亡摘要Bcl-2基因是一原癌基因，能抑制细胞凋亡。
但近年研究发现，存在有Bcl-2敏感和不敏感的细胞凋亡现象。
Bcl-2抑制细胞调亡的机制目前仍然不清，大多认为与Bcl-2的细胞内抗氧化作用及抑制钙离子的跨膜运动有关。
最近，Reed提出Bcl-2具有离子通道蛋白和吸附/锚定蛋白的双重特性，并阐述了Bcl-2抑制细胞凋亡的某些机制。
关键词：Bcl-2；细胞凋亡自从1972年Kerr提出细胞凋亡（aoptosis）的概念至今，人们对细胞凋亡现象进行了广泛、深入的研究。
但是，凋亡的分子和生化机制迄今尚未彻底明了；而已形成的初步认识大多源于对Bcl-2基因家族的研究。
已知，调亡进程可分为三个时相：诱导期，效应期和降解期。
在诱导期，细胞接受各种信号从而引发各种不同的效应：进入效应期后，经过一些决定细胞命运（存活/死亡）的分子调控点，细胞进入不可逆的程序化死亡，这些调控分子包括一系列原癌基因和抑制癌基因的产生，其中Bcl-2家族起着决定性的作用；降解期则产生可见的凋亡现象[1]。
Bcl-2基因（即B细胞淋巴瘤/白血病-2基因）是一种原癌基因，它具有抑制凋亡的作用，并用近年来的一些研究已开始揭示这一作用的机制。
目前已经发现的Bcl-2蛋白家族按功能可分为两类，一类是象Bcl-2一样具有抑制凋亡作用，如哺乳动物的Bcl-X1、Bcl-W、Mcl-1、A1、线虫Ced-9、牛痘病毒E1B119kD等，而另一类具有促进凋亡作用，如Bax、Bcl-Xs、Bad、Bak、Bik/k、Bid和Harakiri[2]。
最初在血液淋巴细胞中发现Bcl-2能抑制细胞死亡，随后陆续在其它一些细胞中也发现Bcl-2的这种作用。
但近年来研究发现，除些之外尚存在Bcl-2不敏感的凋亡途径。
本文拟就凋亡与Bcl-2的关系及其研究进展作一综述。
1 Bcl-2敏感的凋亡途径Bcl-2可以抑制由多种细胞毒因素所引起的细胞死亡。
细胞凋亡调控相关的基因及酶
细胞凋亡调控相关的基因及酶引言细胞凋亡是一个复杂而严密调控的过程，与细胞生长发育密切相关。
细胞凋亡的调控包括了多个基因和酶的参与，这些基因和酶通过激活或抑制凋亡信号通路来调节细胞凋亡的发生。
本文将详细探讨与细胞凋亡调控相关的基因及酶。
细胞凋亡调控相关的基因1. Bcl-2家族基因Bcl-2家族基因是调控细胞凋亡的重要基因家族。
该家族的成员包括了Bcl-2、Bcl-xL、Bax等。
Bcl-2和Bcl-xL是抗凋亡基因，它们通过抑制凋亡信号通路的激活来阻止细胞凋亡的发生。
相反，Bax是促凋亡基因，它参与了细胞凋亡信号通路的激活，从而促进了细胞凋亡的发生。
2. p53基因p53基因是一个重要的抑癌基因，它也参与了细胞凋亡的调控。
在DNA损伤等胁迫作用下，p53会被激活并转录一系列的基因，其中包括了促凋亡基因如Bax、Puma 等。
这些基因的表达会引发细胞凋亡的发生，从而起到了维持基因稳定性的作用。
3. c-Myc基因c-Myc基因是一个早期应答基因，它通过调节其他基因的表达来参与细胞凋亡的调控。
c-Myc能够抑制促凋亡基因如Bax的表达，并促进抗凋亡基因如Bcl-2的表达，从而抑制细胞凋亡的发生。
这使得c-Myc在肿瘤发生中起到了重要的作用。
4. Fas基因Fas基因编码了Fas受体，是细胞凋亡信号通路中的重要成员。
当Fas受体与Fas配体结合时，会激活细胞内的Caspase酶级联反应，从而引发细胞凋亡的发生。
因此，Fas基因在调控细胞凋亡过程中发挥了重要的作用。
细胞凋亡调控相关的酶1. Caspase家族Caspase家族是细胞凋亡信号通路中的关键酶。
该家族的成员包括了Caspase-3、Caspase-8等。
Caspase-3是一个执行酶，它直接参与了细胞凋亡的执行过程，如DNA断裂和核蛋白降解等。
Caspase-8是一个激活酶，它可以激活Caspase-3，并进一步促进细胞凋亡的发生。
2. 细胞色素C细胞色素C在细胞凋亡中发挥了重要的作用。
Bcl-2与细胞凋亡
Bcl-2与细胞凋亡摘要Bcl-2基因是一原癌基因，能抑制细胞凋亡。
但近年研究发现，存在有Bcl-2敏感和不敏感的细胞凋亡现象。
Bcl-2抑制细胞调亡的机制目前仍然不清，大多认为与Bcl-2的细胞内抗氧化作用及抑制钙离子的跨膜运动有关。
最近，Reed提出Bcl-2具有离子通道蛋白和吸附/锚定蛋白的双重特性，并阐述了Bcl-2抑制细胞凋亡的某些机制。
关键词：Bcl-2；细胞凋亡自从1972年Kerr提出细胞凋亡（aoptosis）的概念至今，人们对细胞凋亡现象进行了广泛、深入的研究。
但是，凋亡的分子和生化机制迄今尚未彻底明了；而已形成的初步认识大多源于对Bcl-2基因家族的研究。
已知，调亡进程可分为三个时相：诱导期，效应期和降解期。
在诱导期，细胞接受各种信号从而引发各种不同的效应：进入效应期后，经过一些决定细胞命运（存活/死亡）的分子调控点，细胞进入不可逆的程序化死亡，这些调控分子包括一系列原癌基因和抑制癌基因的产生，其中Bcl-2家族起着决定性的作用；降解期则产生可见的凋亡现象[1]。
Bcl-2基因（即B细胞淋巴瘤/白血病-2基因）是一种原癌基因，它具有抑制凋亡的作用，并用近年来的一些研究已开始揭示这一作用的机制。
目前已经发现的Bcl-2蛋白家族按功能可分为两类，一类是象Bcl-2一样具有抑制凋亡作用，如哺乳动物的Bcl-X1、Bcl-W、Mcl-1、A1、线虫Ced-9、牛痘病毒E1B119kD等，而另一类具有促进凋亡作用，如Bax、Bcl-Xs、Bad、Bak、Bik/k、Bid和Harakiri[2]。
最初在血液淋巴细胞中发现Bcl-2能抑制细胞死亡，随后陆续在其它一些细胞中也发现Bcl-2的这种作用。
但近年来研究发现，除些之外尚存在Bcl-2不敏感的凋亡途径。
本文拟就凋亡与Bcl-2的关系及其研究进展作一综述。
1 Bcl-2敏感的凋亡途径Bcl-2可以抑制由多种细胞毒因素所引起的细胞死亡。
细胞凋亡的信号通路
细胞凋亡的信号通路细胞凋亡在生物学中是一个极其重要的生理过程。
在生物体的不同部分，细胞凋亡起着重要的调控作用。
尽管细胞死亡的机制和过程非常复杂，但有些信号通路在凋亡过程中具有极其重要的作用。
本文将介绍几种主要的信号通路，以及它们与细胞凋亡的关系。
Bcl-2基因家族Bcl-2基因家族被认为是凋亡信号通路的关键参与者。
这个家族包含了多种蛋白质，它们在细胞的凋亡过程中有着重要的作用。
Bcl-2蛋白的作用是抑制细胞凋亡，而Bad蛋白质的作用则是促进细胞凋亡。
其他Bcl-2家族成员包括Bax、Bid、Bok和Bak等。
这些蛋白质与凋亡通路相互作用，从而调节细胞是否进入凋亡过程。
研究表明，Bcl-2家族蛋白质在多种疾病中都有很重要的作用，如癌症、自身免疫疾病和神经系统疾病等。
JNK通路JNK（c-Jun N-末端激活蛋白激酶）在细胞凋亡中也起着重要的作用。
当正常细胞处于应激或损伤状态时，JNK通路被激活，进而导致凋亡的发生。
研究表明，当线粒体受到损伤时，JNK通路也会被激活。
这些结果表明JNK通路在响应细胞应激、损伤和细胞死亡等方面具有很重要的作用。
因此，在研究和治疗许多疾病时，JNK通路都是一个非常重要的治疗靶点。
Caspase通路Caspase是一类重要的凋亡相关蛋白质，在细胞凋亡中发挥重要的作用。
Caspase通路的激活是细胞凋亡发生的最重要的步骤之一。
在凋亡通路中，Caspase经常会被序列激活，从而引发一系列的凋亡反应。
研究发现，Caspase在神经细胞的凋亡中具有非常重要的作用，而且在许多人类疾病中也起着极其重要的作用。
因此，Caspase通路也成为了研究急性损伤和慢性疾病治疗的一个重要领域。
MAPK通路MAPK通路是另一个凋亡相关的通路。
在细胞凋亡的过程中，MAPK被激活并会产生一些炎症反应和细胞凋亡。
沙门氏菌在感染人体细胞时，就利用了这个通路，进而引起了肠道疾病。
因此，MAPK通路在研究和预防疾病的治疗中是非常重要的。
细胞凋亡调控相关的基因及酶
细胞凋亡调控相关的基因及酶细胞凋亡（apoptosis）是一种重要的细胞自我调控过程，对于维持生物体内组织结构和功能的平衡至关重要。
在细胞凋亡调控中，许多基因和酶发挥着关键的作用。
本文将介绍几个与细胞凋亡调控相关的基因和酶。
一、p53基因p53基因是一种肿瘤抑制基因，它在细胞凋亡调控中起着重要的作用。
p53蛋白通过调控多个基因的表达，参与了细胞周期的调控、DNA修复以及细胞凋亡等过程。
在DNA损伤时，p53蛋白会被激活，并促使细胞进入细胞凋亡通路，从而防止损伤细胞的异常增殖。
p53基因的突变与多种肿瘤的发生和发展密切相关。
二、Bcl-2家族Bcl-2家族是调控细胞凋亡的关键基因家族，包括抑制凋亡的成员（如Bcl-2和Bcl-xL）和促进凋亡的成员（如Bax和Bad）。
这些成员通过形成复合物或调节线粒体膜电位等方式，参与了线粒体相关的细胞凋亡途径。
Bcl-2和Bcl-xL通过抑制线粒体膜通透性的改变，抑制了线粒体释放细胞色素c和凋亡诱导因子的过程，从而抑制了细胞凋亡。
而Bax和Bad则通过促进线粒体膜通透性的改变，促进了线粒体释放细胞色素c和凋亡诱导因子的过程，从而促进了细胞凋亡。
三、Caspase酶Caspase酶是一类半胱氨酸蛋白酶，是细胞凋亡通路中的关键执行酶。
Caspase酶能够切割多种细胞内的蛋白质，从而调控细胞凋亡的执行过程。
根据功能和结构的差异，Caspase酶可分为启动Caspase（如Caspase-8和Caspase-9）和执行Caspase（如Caspase-3和Caspase-7）两大类。
启动Caspase通过激活执行Caspase，从而引发一系列的蛋白质切割反应，最终导致细胞凋亡的发生。
四、Fas配体和Fas受体Fas配体（FasL）是一种跨膜蛋白，而Fas受体是其对应的配体。
Fas配体与Fas受体结合后，触发了细胞凋亡通路的启动。
Fas/FasL 通路在免疫细胞介导的细胞凋亡中起着重要的作用。
细胞凋亡及其机制与调控
细胞凋亡及其机制与调控细胞凋亡是一种程序性死亡过程，它在生物体发育、维持组织稳态和免疫系统中都扮演着至关重要的角色。
细胞凋亡是通过一系列复杂的分子信号途径来进行调节的，其机制与调控是当前细胞生物学领域研究的热点和难点。
一、细胞凋亡机制细胞凋亡是由一系列分子信号途径所调控的，其中最早被研究的是线粒体途径和死受体途径。
1. 线粒体途径线粒体途径是细胞凋亡中最重要的一个通路，大多数形式的细胞凋亡都要经过线粒体途径。
该途径的关键点是Bcl-2蛋白家族成员，Bcl-2家族蛋白具有抗凋亡和促凋亡作用。
当细胞受到外部刺激或其他信号的刺激后，Bcl-2家族蛋白会发生变化，使其失去应有的抗凋亡功能，从而导致线粒体膜的通透性增加、细胞内Ca2+浓度增高，引发内质网的应激反应。
2. 死受体途径死受体途径是细胞凋亡中另一个重要的通路，一般与线粒体途径同时活跃。
死受体途径的开启需要受体介导的蛋白质互相作用，形成信号复合物。
由于该途径中的信号复合物具有多样性，导致该途径对不同的外部刺激产生不同的反应。
二、细胞凋亡调控细胞凋亡的调控非常复杂，其涉及到大量的分子互作、信号转导和基因调控等生物学现象。
1. CaspaseCaspase是细胞凋亡中最关键的蛋白质，其主要功能是切割活性蛋白，导致细胞的死亡。
通常情况下，由于Caspase存在巨大的催化能力，所以它具有不可逆性，一旦被激活，就会持续地进行凋亡。
2. Bcl-2家族蛋白Bcl-2家族蛋白是细胞凋亡中重要的负调控因子，其主要作用是阻止细胞凋亡。
Bcl-2家族蛋白可以相互作用形成复合物，从而改变线粒体通透性，调节胞内Ca2+浓度，以及启动线粒体的自噬作用。
3. RNA后转录调控RNA后转录调控是细胞凋亡中新兴的分子机制，它主要通过调控基因表达水平来影响细胞状态。
许多miRNA在对基因调控中各种复杂的生物学过程中，也扮演着非常重要的角色。
miRNA可以通过靶向特定的mRNA来调节其下降和上合成，进而影响细胞凋亡的进行。
Bcl-2蛋白与细胞凋亡的关系及其在中枢神经损伤修复中作用的进展
刘 健，杨小玉，董 健，夏威威，矫健航，杨茂光 （吉林大学中日联谊医院脊柱外科，吉林 长春 １３００３３）
［摘 要］ 细胞凋亡可以促进因感染、损伤所致 的 细 胞 死 亡 并 被 机 体 清 除， 临 床 上 细 胞 凋 亡 与 许 多 疾 病 有 直 接 关系。Ｂｃｌ－２蛋白家族是参与凋亡蛋白激活的重要调节分子，是 最 为 重 要 的 抗 凋 亡 蛋 白 之 一 。 大 量 研 究 表 明 中 枢 神经系统中 Ｂｃｌ－２蛋白的高表达有助于 调 节 由 于 损 伤 诱 导 的 细 胞 凋 亡， 起 到 有 效 保 护 损 伤 局 部 神 经 元 的 关 键 作 用。本文作者对 Ｂｃｌ－２蛋白生理学作用及其结构、功能与细胞凋亡的关系以及其在中枢神经损 伤 修 复 过 程 中 的 作 用进行综合论述。 ［关 键 词 ］ 细 胞 凋 亡 ；Ｂｃｌ－２； 中 枢 神 经 ［中图分类号］ Ｒ３２２．８１ ［文献标志码］ Ａ
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综 述Bcl-2基因家族与细胞凋亡武警河北总队医院内二科 (石家庄050081)杨长春 王林源 梁计魁 赵秀彩 综述 尹桂山 审校 关键词 Bcl-2基因 Bcl-2相关蛋白 细胞凋亡 目前已知在多细胞生物体中细胞有两种不同的死亡形式:坏死(Necrosis)和凋亡(Apoptosis)。
细胞凋亡是指细胞在一定生理或病理条件下,由基因调控的主动而有序的自我消亡过程,在形态学、生化和分子水平上与细胞坏死有明显区别。
目前公认的凋亡形态学改变为:细胞体积缩小、胞浆浓缩、核固缩、染色质密度增高呈半月形并凝集于核膜周边、核仁裂解及凋亡小体的形态。
细胞凋亡的生化特征是细胞核DNA被核酸酶降解成180～200bp左右的DNA片段,电泳呈特征性梯状带(DNA Ladder)。
细胞凋亡与增殖的动态平衡是多细胞生物维系其结构稳定和内环境功能平衡及生长发育最基本的生物学过程,对细胞凋亡相关基因及调控机制的研究已成为生命科学的前沿和热点,其中Bcl-2基因家族对细胞凋亡的调控倍受瞩目。
许多研究表明原癌基因Bcl-2是抑制凋亡的主要基因, Bcl-2基因及其家族成员共同构成了复杂的相互作用网络,调控细胞凋亡的发生,本文就其对细胞凋亡的调控及机制做一综述。
1 Bcl-2的发现和结构Bcl-2(B-cell lymphoma/leukemia-2)即B-细胞淋巴瘤/白血病-2原癌基因。
1985年Tsujim oto等研究滤泡性非何杰金B细胞淋巴瘤时发现在染色体转位时可以激活1种基因即Bcl-2基因。
在这一转位过程中,Bcl-2基因从正常的染色体位置(18q21)转移到免疫球蛋白重链(IgH)位点(14q32)旁,与一个很强的启动子序列为邻,因而转位的Bcl-2基因发生失调节效应(Deregulation),导致在淋巴瘤细胞中该基因转录的激活以及26K D Bcl-2蛋白的过度表达。
Bcl-2基因结构[1]包括3个外显子两个内含子,与ced-9基因有23%的同源性。
其第1个外显子无翻译功能,第2个内含子很大,达225kb,3’有非翻译区。
第2、第3个外显子有编码功能,即使在t(14∶18)转位以后其编码功能也不受影响。
Bcl-2编码蛋白由239个氨基酸残基组成,分子量26K D,其34～80位氨基酸残基突变率很高,而两侧的氨基酸序列相对保守。
Bcl-2在进化过程中有高度保守的倾向,Bcl-2蛋白功能也相对保守,从原虫到人细胞Bcl-2都有阻断细胞凋亡功能。
2 Bcl-2分布对Bcl-2一级结构进行分析,未发现典型的信号传导或跨膜蛋白特异序列,但在其羧基末端发现了疏水性氨基酸序列。
人、大鼠、鸡的Bcl-2蛋白的近羧基端有1段19个氨基酸羧基组成的疏水区,在此疏水区外侧仅有两个带电残基,这两个残基作用是将19个氨基酸残基锚定在细胞膜性结构上。
突变研究证明,Bcl-2蛋白疏水区插入膜性结构中,从而使Bcl-2分子球形结构伸向胞质中,并证实这种插入对Bcl-2分子发挥阻止细胞凋亡有重要作用[2]。
Bcl-2蛋白是一种膜性相关蛋白,早期研究证明,Bcl -2与质膜或核周内质网有关,但利用激光显微细胞分析法证实,Bcl-2存在于线粒体内膜,之后证实在细胞核膜和小胞体内也存在Bcl-2,免疫组化研究证明,Bcl-2与线粒体外膜有关,而和内膜不相关。
Bcl-2蛋白可表达于正常细胞的激活和发育过程中,在成熟组织中亦有表达,在走向凋亡的细胞中低表达或不表达。
Bcl-2蛋白可存于免疫、神经、内分泌系统等正常组织中,也可存在于人体多种形态的肿瘤组织中。
3 Bcl-2结构和相关蛋白目前已发现的Bcl-2家族成员包括抑制细胞凋亡的Bcl-2、Bcl-X1、BHRF1、Ced-9和促进细胞凋亡的Bax、Bcl-Xs、Bad、Bak及参与细胞存活调节的Mcl-1、A1等。
Bcl-2相关蛋白之间的同源区集中于BH1和BH2区域。
311 Bax Bax蛋白通过免疫共沉淀法测得[3],进一步研究显示Bax基因长415kb,含6个外显子,可通过不同的剪接方式编码3种蛋白,Bax-α、Bax-β、Bax-γ。
Bax蛋白由192个氨基酸组织,分子量21kb,分子中含1条跨膜主干,与Bcl-2蛋白有21%同源性。
研究发现[4],Bax 基因功能与Bcl-2相反,促进细胞凋亡,Bcl-2/Bax比值决定细胞受到凋亡刺激时是生存还是死亡,Bcl-2蛋白占优势时Bcl-2>Bax细胞趋于存活;Bax蛋白占优势时细胞凋亡趋于凋亡,Bax是重要的细胞凋亡基因。
312 Bak Bak除有BH1和BH2区外,还有与Bcl-2同源的BH3区,功能与Bak相似,能和E1B-19K蛋白、Bcl -2及Bcl-X1相互作用,与Bak不同的是,Bak易与Bcl-X1形成2聚体,表明Bak和Bak在调节细胞凋亡上也许存在不同的细胞特异性[5]。
313 Bcl-x Bcl-x基因编码241氨基酸的蛋白质,与Bcl-2蛋白有74%的同源性。
基因转化实验初步表明, Bcl-x蛋白与Bcl-2蛋白协同作用激发细胞生存。
Bcl-x蛋白有2种类型:一型为Bcl-x1,由241个氨基酸组成,与Bcl-2蛋白有协同作用;另一型为Bcl-xs,在BH1和BH2区中缺乏Bcl-2蛋白所具有的一个由63个氨基酸组成的保守区,对Bcl-2蛋白有抑制作用[6]。
314 Bad 其cDNA编码204个氨基酸,Bad能与Bcl-2或Bcl-x1形成异源二聚体,而与其它的家族成员不能形成二聚体。
在哺乳动物细胞已证明了Bad与Bcl-2和Bcl-x1的相互作用,而Bad与Bcl-x1的结合更为强烈,它能逆转Bcl-x1对凋亡的抑制,但不能逆转Bcl-2对凋亡的抑制。
Bad以一种浓度依赖方式,将Bcl-x1/Bax或Bcl-2/Bax中的Bax替换下来,导致产生自由的Bax,细胞凋亡被恢复。
在一个细胞系的研究中发现,当细胞中约50%的Bax与Bcl-x1或Bcl-2形成二聚体时,细胞对凋亡具有抵抗,但当80%的Bax以同源二聚体的形式存在时,凋亡信号能导致细胞死亡,这表明Bad能通过调节Bax 的量来调节细胞的死亡[6]。
315 Mcl-1 A1Mcl-1基因编码的蛋白质分子量为37 kb,含有1个139个氨基酸组成的片段,该片段与人Bcl-2蛋白有35%同源。
A1基因编码产物为20K D蛋白质,在羧基与Bcl-2蛋白存在40%同源性,但它们的生物学功能不明。
4 Bcl-2基因对细胞凋亡的抑制Vaux等1988年首次报告Bcl-2基因可延长细胞存活时间,但并不促进细胞增殖,这表明Bcl-2是通过抑制多种形式的细胞凋亡延长细胞生命,导致细胞数目的增加。
已有研究表明,Bcl-2基因可以阻滞神经细胞发生凋亡。
将载有Bcl-2基因的质粒显微注射入依赖生长因子的神经细胞,可在无生长因子时防止神经细胞凋亡,而应用反义RNA降低Bcl-2基因表达,则可加速无生长因子时的细胞死亡,此外Bcl-2基因过高表达可能防止或明显降低各种刺激如射线,自由基,化疗药等引起的凋亡。
Bcl-2基因可能是通过阻止细胞凋亡的早期环节发挥作用的,可阻止或降低细胞皱缩,染色质浓缩和DNA裂解的发生,Bcl-2基因并不能降低药物诱导的DNA损伤,但可加速DNA修复。
因此,Bcl-2基因可能通过阻止受伤DNA转录出对细胞凋亡相关基因有激活作用的信号或者阻止这些相关基因产物的作用而抑制细胞凋亡。
Bcl-2基因抗细胞凋亡的功能主要由以下4种类型的实验所提供[5]。
转基因细胞株实验将Bcl-2基因通过载体转入一定的细胞株,使该细胞株过量表达Bcl-2蛋白,发现Bcl-2蛋白过量表达能使细胞在除去生长因子后生存期延长且对诱导凋亡因素如放射线、化疗药物等有明显抵抗作用,对去除血清、γ射线、Ca2+超载、糖皮质激素、myc基因过量表达等条件诱发的细胞凋亡亦有保护。
转基因动物实验发现,Bcl-2转基因小鼠免疫系统细胞可大量表达Bcl-2蛋白,且使这些细胞在体外存活期延长采用某些方法使细胞内源性Bcl-2基因表达增加,从而证实Bcl-2抗凋亡作用。
如E B病毒潜在膜蛋白能使细胞株中Bcl-2蛋白表达增强,从而抑制E B病毒感染导致的凋亡。
检测Bcl-2产物在人体各组织中的正常表达发现,一些生存期较长的表达Bcl-2含量高,此结果与Bcl-2基因能延长细胞凋亡的结论相一致。
5 Bcl-2抑制细胞凋亡的机制Bcl-2抑制细胞凋亡的机理尚不完全清楚,目前认为的机理有如下几种。
511 Bcl-2蛋白的细胞定位 Bcl-2蛋白是1种与细胞器特别是线粒体膜相关的蛋白,它主要位于线粒体外膜,核被膜和内质网膜,其C-末端一段疏水氨基酸对其功能非常重要,改变其中的氨基酸可使其生物活性大大降低[7]。
512 Bcl-2和Ca2+ Bcl-2蛋白在内质网有分布,高浓度的Bcl-2蛋白可以抑制正在发生凋亡的细胞内质网中Ca2+的释放,因此认为Bcl-2干扰Ca2+释放可能是Bcl -2抗凋亡机制之一。
513 Bcl-2和细胞转运 Bcl-2是通过直接或间接地与细胞信号传递蛋白作用而调控细胞凋亡。
最新研究表明,Bcl-2可以改变P53和Cdc2及C DK2细胞周期调节蛋白的核-胞浆转运。
Bcl-2与编码P53基因的共表达可延缓P53诱导的凋亡,从而阻断P53诱导的凋亡和生长停止。
514 Bcl-2和氧自由基 Bcl-2在线粒体的大量分布,提示可能与氧代谢有关,氧化代谢过程中可以产生自由基,自由基又是凋亡诱导剂之一,有研究表明,细胞在接受多种凋亡诱导刺激后Bcl-2表达大量增加,并且能减轻自由基造成的结构破坏,Pau1等发现Bcl-2能阻止脂质过氧化物的形成,抑制氧化诱导的细胞凋亡,Bcl-2通过抗氧化作用和抑制自由基产生,是其阻止细胞凋亡的另一机制。
515 Bcl-2相互作用蛋白 对Bcl-2结合蛋白和Bcl-2同源蛋白的研究,使人们对Bcl-2抑制凋亡的机制有了新的认识。
Bcl-2和Bax既可以以同源二聚体形式存在,也可以形成异源二聚体。
Bcl-2、Bax和Bcl-x三者形成了一个凋亡调控系统:当Bax同源二聚体形成,便诱导凋亡;随着Bcl-2蛋白表达量上升,越来越多的Bax二聚体分开,与Bcl-2形成比Bax-Bax更稳定的Bax-Bcl-2异源二聚体,从而“中和”了Bax-Bax诱导凋亡的作用,即Bcl-2与Bax的比例调节了凋亡的发生;而当Bcl -xs存在时,优先与Bcl-2形成异源二聚体,而使游离的Bax得以形成同源二聚体诱导凋亡。
这一模型也许可以解释为什么Bcl-2表达并不一定抑制某些细胞的凋亡作用。
另外Bad与Bcl-x1形成异源二聚体,可阻止Bcl-x1对凋亡的抑制,而Bad与Bcl-2的结合不能阻止对凋亡的抑制。