(整理)凋亡相关的基因和蛋白
凋亡相关基因(Bcl-2)蛋白在喉癌组织中的表达及其临床意义

s i f i e a t i o n o f l a r y n g e l a c a r c i n o a (P > m 0 . 0 5 ) . C o n c l u s i o n T h e i h g h e x p r e s s i o n o f B c l 一2 p r o t e i n p l a y s ni a m p o r t a n t r o l e i nt h e o r i g i n a t i o n a n d
维普资讯
宁夏医学杂志 2 0 0 7年 3月第 2 9卷第 3期
N i n g x i aMe d J , Ma r . 2 O O 7 , V o l 2 9 , N o . 3
文 章 编号: 1 0 0 1 — 5 9 4 9 ( 2 0 0 7 ) 0 3 — 0 1 9 8 — 0 2
o f B c l 一2 p r o t e i n w a s d e t e c t e d i n t h e l a r y n g e l a c a r c i n o a m s p e c i m e n t h a n t h a t i n n o r m a l l a r y n g e l a m u c o s a (P <0 . 0 1 ) . he T e pr x e s s i o n o f B c l 一
Y A N G X i u 一 , l g ,L I U施, l g— f e e, H A N E n—s ,e t .( T h e A f i l i a t e d H o s p . o f N i n g x i a M e d . C o i l . , Y i n e h u a n 7 5 0 0 0 4 , C h i n a )
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。
细胞凋亡的调控与机制

细胞凋亡的调控与机制细胞凋亡(Apoptosis)是一种在多细胞生物体中普遍存在的程序性细胞死亡过程。
它对于维持机体正常生长和发育、去除老化和受损细胞具有重要意义。
凋亡过程受到多种内外因素的调控,包括细胞内的凋亡信号通路和细胞外的调节分子。
凋亡的详细机制一直是生命科学研究的重要课题之一。
本文将探讨细胞凋亡的调控与机制。
一、细胞凋亡的调控细胞凋亡的调控包括两大路径:内源性途径和外源性途径。
1. 内源性途径内源性途径也称为线粒体途径,是主要的凋亡信号通路。
当细胞受到内外因素的刺激,例如DNA损伤、缺氧、化学毒物等,会导致线粒体的膜电位降低,并释放一系列的凋亡调节蛋白,如细胞色素c和凋亡诱导因子Apaf-1。
这些蛋白进一步激活半胱天冬酶家族的蛋白酶,最终导致细胞死亡。
2. 外源性途径外源性途径主要通过死亡受体(Death Receptor)信号通路发挥作用。
当细胞受到外源性因素的刺激,例如细胞因子如肿瘤坏死因子(TNF)家族成员的结合,会激活细胞膜上的死亡受体。
这些死亡受体经过复杂的信号传导,最终调节下游的凋亡执行效应器酶(Caspase),引发细胞死亡。
二、细胞凋亡的机制细胞凋亡的机制主要包括下游的凋亡调节蛋白家族Caspase、细胞周期及凋亡相关蛋白和凋亡调控基因。
1. Caspase家族Caspase是细胞凋亡过程中的关键蛋白酶,分为启动子Caspase和执行者Caspase。
启动子Caspase主要包括Caspase-8和Caspase-9,它们通过活化执行者Caspase如Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7,最终导致细胞凋亡。
Caspase家族的活性调控对于细胞凋亡的执行起到至关重要的作用。
2. 细胞周期及凋亡相关蛋白细胞周期蛋白是细胞生命周期调控的关键分子。
凋亡过程中,Caspase-3激活后可降解细胞周期蛋白,并抑制细胞周期的进行。
此外,Bcl-2和Bcl-2家族的成员蛋白也是细胞凋亡过程的重要调节因子。
细胞凋亡的分子机制——调节细胞凋亡的相关基因

细胞凋亡的分子机制——调节细胞凋亡的相关基因摘要:细胞死亡是生命过程中的一个组成部分,它有两种不同的方式,即坏死(necro sis) 和细胞凋亡(apop to sis) 。
近年来,随着分子生物学研究的进展,生物学家逐渐认识到细胞凋亡具有特殊的生物学意义,由此形成了新的研究热点。
本文介绍了细胞凋亡的分子机制,即细胞凋亡的基因调控,着重就细胞凋亡的相关基因及其作用作了综述。
关键词:基因细胞凋亡基因调节 1 细胞凋亡的基本问题1972 年,Kerr等首先用“细胞凋亡”这一术语描述了一种不同于坏死的”生理性细胞”死亡的方式,他们强调指出,细胞凋亡不是一种随机的过程,它具有严格的形态学特征。
细胞凋亡又称程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD),但目前普遍认为,二者在概念上是有区别的,前者是形态学上的概念,后者是功能上的概念。
1.1细胞凋亡的形态学变化细胞凋亡的形态学是,细胞核浓缩,染色质密度增高并凝聚在核膜周边;细胞胞浆浓缩,细胞体积变小,内质网膨胀,形成膨胀小泡,线粒体和溶酶体等细胞器聚积,但结构无明显变化;随后,浓缩的细胞核内的染色质片断化,细胞膜逐渐内陷,将细胞分割为多个具有膜包裹的、可迅速被临近的实质细胞或巨噬细胞所吞噬的细胞凋亡小体。
细胞凋亡通常存在于单个细胞,巨噬细胞对它的吞噬以及凋亡细胞的迁移并不引起炎症反应,这是它区别于坏死的最重要的特征。
1.2细胞凋亡的生化改变细胞凋亡与细胞坏死在形态学上的区别是由于发生过程中分子机制不同而决定的。
实际上,细胞凋亡就是某些基因调控下的一系列生化活动,包括以下几个方面。
1.2.1核酸内切酶活化1980年,W yllie以糖皮质激素诱导新生大鼠胸腺细胞凋亡的体外实验模型,研究了细胞凋亡过程中内源性核酸内切酶活性的变化。
发现当细胞凋亡时,细胞核内的核酸内切酶活化,并将核内的DNA链切成缺口,使核内的DNA片断化,片断化后的DNA片在琼脂糖凝胶电泳上呈现特殊的梯状电泳图谱。
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。
(整理)凋亡相关的基因和蛋白.

细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象,是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。
在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞,保证了胚胎的正常发育;在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞,保证了机体的健康。
和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程,在这一节我们就细胞凋亡的分子机理作简要的介绍。
细胞凋亡的途径主要有两条,一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶caspase、一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活caspase。
这些活化的可将细胞内的重要蛋白降解,引起细胞凋亡。
一、凋亡相关的基因和蛋白细胞凋亡的调控涉及许多基因,包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。
其中研究较多的有ICE、Apaf-1、Bcl-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。
1.Caspase家族Caspase属于半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3,这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶,一旦被信号途径激活,能将细胞内的蛋白质降解,使细胞不可逆的走向死亡。
它们均有以下特点:①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性;②总是在天冬氨酸之后切断底物,所以命名为caspase(cysteine aspartate-specific protease),方便起见本文称之为凋亡酶;③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体,大、小亚基由同一基因编码,前体被切割后产生两个活性亚基。
最早发现人类中与线虫ced-3同源的基因[1]是ICE,即:白介素-1 β转换酶(Interleukin-1 β-converting enzyme)基因,因该酶能将白介素前体切割为活性分子,故名。
通过cDNA杂交和查找基因组数据库,在人类细胞中已发现11个ICE同源物[2],分为2个亚族(subgroup):ICE亚族和CED-3家族(图15-6),前者参与炎症反应,后者参与细胞凋亡,又分为两类:一类为执行者(executioner或effector),如caspase-3、6、7,它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白,引起凋亡,但不能通过自催化(autocatalytic)或自剪接的方式激活;另一类为启动者(initiator),如caspase-8、9,受到信号后,能通过自剪接而激活,然后引起caspase级联反应,如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7。
2细胞凋亡及相关基因bcl-2,bax蛋白表达变化

万方数据 万方数据ISSN1673—8225CN21-1539/Rwwvc.zglckf,comkf23385083@sinacom张卓,等阿霉素致兔心脏毒性心肌细胞凋亡及相关基因bcl-2,bax蛋白表达变化组兔于第5,8,10周各死亡1只,死后解剖呈心脏扩大、心包积液等急性充血性心力衰竭征象,其死亡原因可能与不同个体对药物的耐受力不同,并且没有采取相应干预措施有关。
最后39只兔进入结果分析。
2.2各组兔心肌组织光镜观察结果光镜下阿霉素16mg/kg组心肌细胞质自溶,出现空泡,组织问质水肿,细胞间质纤维组织增多,可见凋亡细胞等。
阿霉素4mg/kg组心肌组织间质轻度水肿等,细胞核几乎无变化。
阿霉素8mg/kg组病变程度介于二者之间。
对照组无明显变化。
2.3各组兔凋亡心肌细胞的透射电镜观察结果对照组、阿霉素4mg/kg组未见心肌细胞凋亡,阿霉素8mg/kg组和阿霉素16mg/kg组均观察到细胞核变小、核染色质浓缩、边聚的凋亡心肌细胞(见图1)。
2.4各组兔心肌细胞凋亡情况对照组、阿霉素4mg/kg组未见心肌细胞凋亡,阿霉素8mg/kg组和阿霉素16mg/kg组心肌细胞凋亡指数分别为(3.03±0.78)%,(16.78_+3.51)%,显著高于对照组(P<0.01)(见图2)。
沈阳1200邮政信箱110004|(f23385083@sina.comwww.zglckf.com2.5各组兔心肌bax与bcl一2蛋白表达变化见表1。
-b对照组比较,8尸<0.01;与阿霉素8mg/kg组比较,。
P<0.01如表1所示,阿霉素8,16mg/kg组bcl一2蛋白表达显著低于对照组(P<0.01),bax蛋白表达显著高于对照组(P<0.01),bcl一2/bax显著低于对照组(P<0.01)。
阿霉素16mg/kg组bcl-2蛋白表达显著低于阿霉素8mg/kg组(P<0。
01),bax蛋白表达显著高于阿霉素8mg/kg组(P<0.01)。
凋亡相关基因及其调控机制

凋亡相关基因及其调控机制细胞凋亡是维持机体正常运转的重要过程之一,也是防止肿瘤等疾病发生的重要保障。
而凋亡过程中,许多基因发挥着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的凋亡相关基因及其调控机制。
一、p53基因p53是一种重要的肿瘤抑制蛋白,它参与调控基因转录、DNA修复、细胞周期等多个生物学过程,同时也是细胞凋亡调控的重要分子。
当细胞遭遇DNA损伤或其他异常情况时,p53能够通过DNA结合结构域识别相关序列,激活其下游基因的表达,从而引起细胞凋亡。
除了直接通过DNA结合作用识别和调控基因表达之外,p53基因还可以通过多种途径调控凋亡过程。
例如,p53直接调节细胞凋亡信号通路的其他关键分子的表达,如Bax、Puma等,从而诱导细胞凋亡。
此外,p53基因还能够通过影响凋亡相关蛋白的修饰、稳定性等方式影响凋亡过程。
例如,研究发现,p53能够调控Bcl-2蛋白的磷酸化和稳定性,从而抑制其抗凋亡作用。
二、Bcl-2基因家族Bcl-2基因家族是一组广泛存在于哺乳动物细胞中的重要凋亡调控基因,包括Bcl-2、Bax、Bcl-xl等多个成员。
Bcl-2蛋白是一种抗凋亡蛋白,其表达能够阻止其它促凋亡分子(如Bax、Bid等)的发挥作用,防止细胞凋亡。
与Bcl-2相反,Bax蛋白则是一种促凋亡蛋白,其表达能够促进细胞内线粒体透性转化和细胞凋亡。
Bcl-xl蛋白则类似于Bcl-2,在许多情况下有着与Bcl-2相似的抗凋亡作用。
Bcl-2家族成员的调控机制也非常复杂,其中包括基因表达、蛋白修饰、蛋白稳定性等多种方式。
例如,细胞内的一些激素和生长因子可以通过信号通路的途径调控Bcl-2家族成员的表达,从而影响细胞的凋亡敏感性。
三、Caspase家族Caspase家族是细胞凋亡信号通路中长链蛋白酶的一类,其中包括活化氨基酸底物特异性半胱氨酸蛋白酶(caspase-8、caspase-9)和执行氨基酸底物特异性半胱氨酸蛋白酶(caspase-3、caspase-7)等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象,是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。
在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞,保证了胚胎的正常发育;在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞,保证了机体的健康。
和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程,在这一节我们就细胞凋亡的分子机理作简要的介绍。
细胞凋亡的途径主要有两条,一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶caspase、一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活caspase。
这些活化的可将细胞内的重要蛋白降解,引起细胞凋亡。
一、凋亡相关的基因和蛋白细胞凋亡的调控涉及许多基因,包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。
其中研究较多的有ICE、Apaf-1、Bcl-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。
1.Caspase家族Caspase属于半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3,这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶,一旦被信号途径激活,能将细胞内的蛋白质降解,使细胞不可逆的走向死亡。
它们均有以下特点:①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性;②总是在天冬氨酸之后切断底物,所以命名为caspase(cysteine aspartate-specific protease),方便起见本文称之为凋亡酶;③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体,大、小亚基由同一基因编码,前体被切割后产生两个活性亚基。
最早发现人类中与线虫ced-3同源的基因[1]是ICE,即:白介素-1 β转换酶(Interleukin-1 β-converting enzyme)基因,因该酶能将白介素前体切割为活性分子,故名。
通过cDNA杂交和查找基因组数据库,在人类细胞中已发现11个ICE同源物[2],分为2个亚族(subgroup):ICE亚族和CED-3家族(图15-6),前者参与炎症反应,后者参与细胞凋亡,又分为两类:一类为执行者(executioner或effector),如caspase-3、6、7,它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白,引起凋亡,但不能通过自催化(autocatalytic)或自剪接的方式激活;另一类为启动者(initiator),如caspase-8、9,受到信号后,能通过自剪接而激活,然后引起caspase级联反应,如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7。
细胞中还具有caspase的抑制因子,称为IAPs(inhibitors of apoptosis proteins),属于一个庞大的蛋白家族。
它们能通过BIR结构域(baculovirus IAP repeats domain)[3]与caspase结合,抑制其活性,如XIAP。
图15-6:ICE家族成员A:3类caspase:蓝色参与炎症反应,红色为执行者,绿色为启动者;B:caspase-3的结构模型;C:caspase-3的活化过程引自Katja C. Zimmermann 等20012.Apaf-1Apaf-1被称为凋亡酶激活因子-1(apoptotic protease activating factor-1),在线虫中的同源物为ced-4,在线粒体参与的凋亡途径中具有重要作用,该基因敲除后,小鼠神经细胞过多,脑畸形发育。
Apaf-1含有3个不同的结构域:①CARD(caspase recruitment domain)结构域,能召集caspase-9;②ced-4 同源结构域,能结合ATP/dATP;③C端结构域,含有色氨酸/天冬氨酸重复序列,当细胞色素c[4]的结合到这一区域后,能引起Apaf-1多聚化而激活。
Apaf-1具有激活Caspase-3的作用,而这一过程又需要细胞色素c(Apaf-2)和caspase-9(Apaf-3)参与。
Apaf-1/细胞色素c复合体与ATP/dATP结合后,Apaf-1就可以通过其CARD结构域召集caspase-9,形成凋亡体(apoptosome),激活caspase-3,启动caspase级联反应。
3.Bcl-2家族Bcl-2[5]为凋亡抑制基因,是膜的整合蛋白,其功能相当于线虫中的ced-9。
现已发现至少19个同源物,它们在线粒体参与的凋亡途径中起调控作用,能控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子的释放。
Bcl-2家族成员都含有1-4个Bcl-2同源结构域(BH1-4),并且通常有一个羧端跨膜结构域(transmembrane region ,TM)。
其中BH4是抗凋亡蛋白所特有的结构域,BH3是与促进凋亡有关的结构域。
根据功能和结构可将Bcl-2基因家族分为两类(图15-7),一类是抗凋亡的(anti-apoptotic),如:Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1;一类是促进凋亡的(pro-apoptotic),如:Bax、Bak、Bad、Bid、Bim,在促凋亡蛋白中还有一类仅含BH3结构,如Bid、Bad。
虽然Bcl-2蛋白存在于线粒体膜、内质网膜以及外核膜上,但主要定位于线粒体外膜,它拮抗促凋亡蛋白的功能。
而大多数促凋亡蛋白则主要定位于细胞质,一旦细胞受到凋亡因子的诱导,它们可以向线粒体转位,通过寡聚化在线粒体外膜形成跨膜通道,或者开启线粒体的PT孔,从而导致线粒体中的凋亡因子释放,激活caspase,导致细胞凋亡。
胞质中的促凋亡蛋白可通过不同的方式被激活,包括去磷酸化,如Bad;被caspase 加工为活性分子,如Bid;从结合蛋白上释放出来,如Bim是与微管蛋白结合在一起的。
图15-7 Bcl-2家族引自Katja C. Zimmermann等2001 4.FasFas又称作APO-1/CD95,属TNF受体家族。
Fas基因编码产物为分子量45KD的跨膜蛋白,分布于胸腺细胞,激活的T和B淋巴细胞,巨噬细胞,肝、脾、肺、心、脑、肠、睾丸和卵巢细胞等。
Fas蛋白与Fas配体结合后,会激活caspase,导致靶细胞走向凋亡。
5.p53是一种抑癌基因,其生物学功能是在G期监视DNA的完整性。
如有损伤,则抑制细胞增殖,直到DNA修复完成。
如果DNA不能被修复,则诱导其调亡,研究发现丧失p53功能的小鼠胸腺细胞对糖皮质激素诱导的调亡反应和正常细胞相同,而对辐射诱导的调亡不敏感。
6.myc在许多人类恶性肿瘤细胞中都发现有c-myc的过度表达,它能促进细胞增殖、抑制分化。
在凋亡细胞中c-myc也是高表达,作为转录调控因子,一方面它能激活那些控制细胞增殖的基因,另一方面也激活促进细胞凋亡的基因,给细胞两种选择:增殖或凋亡。
当生长因子存在,Bcl-2基因表达时,促进细胞增殖,反之细胞凋亡。
7.ATMATM(ataxia telangiectasia-mutated gene)是与DNA损伤检验有关的一个重要基因。
最早发现于毛细血管扩张性共济失调症患者,人类中大约有1%的人是ATM缺失的杂合子,表现出对电离辐射敏感和易患癌症。
正常细胞经放射处理后,DNA损伤会激活修复机制,如DNA不能修复则诱导细胞凋亡。
ATM是DNA损伤检验点的一个重要的蛋白激酶(参见第十三章第四节)二、Fas介导的细胞凋亡细胞表面的凋亡受体是属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)家族的跨膜蛋白,它们包括Fas(Apo-1/CD95)、TNFR1、DR3/WSL、DR4/TRAIL-R1和DR5/TRAIL-R2。
其配体属于TNF家族,目前已比较清楚的是Fas介导的细胞凋亡途径。
Fas具有三个富含半胱氨酸的胞外区和一个称为死亡结构域(Death domain,DD,图15-8)的胞内区。
Fas的配体FasL(Fas ligand)与Fas结合后,Fas三聚化使胞内的DD 区构象改变,然后与接头蛋白FADD(Fasassociated death domain)的DD区结合,而后FADD的N端DED区(death effector domain)就能与Caspase-8(或-10)前体蛋白结合,形成DISC (death-inducing signaling complex )[6] ,引起caspase-8、10通过自身剪激活,它们启动caspase的级联反应,使caspase-3、-6、-7激活,这几种Caspase可降解胞内结构蛋白和功能蛋白,最终导致细胞凋亡。
图15-8 FAS介导的细胞凋亡引自Avi Ashkenazi and Vishva M. Dixit 1998 Caspase 可激活名叫CAD(caspase-activated Dnase)的核酸酶,CAD能在核小体的连接区将其切断,形成约为200bp整数倍的核酸片段。
正常情况下CAD存在于胞质中,并且与抑制因子ICAD/DFF-45蛋白结合,不能进入细胞核。
Caspase活化后可以降解ICAD/DFF-45,释放出CAD,使它进入细胞核降解DNA。
Fas/FasL系统在免疫系统中具有重要的作用,其一是参与免疫调节,活化成熟的外周T细胞主要通过Fas/FasL系统介导的细胞凋亡清除与自身抗原有交叉反应的克隆和由自身抗原激活的细胞克隆,以限制T细胞克隆的无限增殖,防止对自身组织的损伤,即产生外周免疫耐受。
淋巴细胞凋亡异常导致的免疫耐受失控,是自身免疫性疾病的主要病因。
其二是细胞毒T细胞(CTL)可以通过FasL诱导靶细胞凋亡,但遗憾的是,某些肿瘤细胞也可以通过这一途径诱导淋巴细胞凋亡,从而逃脱免疫监控。
三、线粒体与细胞凋亡细胞应激反应或凋亡信号能引起线粒体细胞色素c释放,作为凋亡诱导因子,细胞色素c能与Apaf-1、caspase-9前体、ATP/dATP形成凋亡体(apoptosome,图15-9),然后召集并激活caspase-3,进而引发caspases级联反应,导致细胞凋亡。
在这里,一个核心的问题是细胞色素c究竟通过哪一种途径释放到细胞质中,由于大部分凋亡细胞中很少发生线粒体肿胀和线粒体外膜破裂的现象,所以目前普遍认为细胞色素是通过线粒体PT孔或Bcl-2家族成员形成的线粒体跨膜通道释放到细胞质中的。
线粒体PT孔(permeability transition pore)主要由位于内膜的腺苷转位因子(Adenine nucleotide translocator,ANT)和位于外膜的电压依赖性阴离子通道(Voltage dependent anion channel,VDAC)等蛋白所组成,PT孔开放会引起线粒体跨膜电位下降和细胞色素c释放。
Bcl-2家族蛋白对于PT孔的开放和关闭起关键的调节作用,促凋亡蛋白Bax等可以通过与ANT或VDAC的结合介导PT孔的开放,而抗凋亡类蛋白如Bcl-2、Bcl-xL等则可通过与Bax竞争性地与ANT结合,或者直接阻止Bax与ANT、VDAC的结合来发挥其抗凋亡效应。