(整理)凋亡相关的基因和蛋白.
细胞凋亡
医学病毒学研究所
刘媛媛
概念
细胞凋亡 (apoptosis ) 是在一定的生理或病理 条件下，一种由基因调控的细胞主动的死亡过程。 程序性细胞死亡(programmed cell death， PCD)，在一定时间内，细胞按一定的程序发生 死亡，这种细胞死亡具有严格的基因时控性和选 择性。
细胞凋亡与PCD的区别
②分隔机制 在凋亡细胞内由内质网分隔成大小不等 的分隔区，靠近细胞膜端的分隔膜与细胞膜融合并 脱落形成凋亡小体。
③自噬体形成机制 凋亡细胞内线粒体、内 质网等细胞器和其他胞质成分一起被内质网 膜包裹形成自噬体，自噬体在与凋亡细胞膜 融合后排出胞外形成凋亡小体。 有些细胞不形成若干个凋亡小体，而仅 仅发生核固缩和胞质浓缩，成为单个致密的 结构，这也被称为凋亡小体。在病毒性肝炎 中见到的嗜酸性小体就是凋亡小体的例子。
可见凋亡细胞表面微绒毛消失，核染色质 固缩、边集，常呈新月形，核膜皱褶，胞 质紧实，细胞器集中，胞膜起泡或出“芽” 及凋亡小体和凋亡小体被临近巨噬细胞吞 噬现象。
2. 生化特征检测
1.细胞凋亡最显著的生化特征是ca2+、 Mg2+依赖的内源性核酸酶激活后，将细 胞核染色体从核小体间断裂，形成约为 180-200bp或其多聚体组成的寡核苷酸 片段。 2.针对此寡核苷酸片段发展了检测凋亡的 琼脂糖凝胶电泳法、原位末端标记法和 ELISA法等，这些方法具有很高的特异 性和敏感性，为凋亡的研究提供了强有 力的工具和手段。
细胞凋亡从启动到凋亡小体被吞噬最短的仅需 数分钟，而凋亡小体被吞噬细胞吞入后几小时 才被消化成残余体，因此实验中经常见到的是 凋亡小体被吞入后进行消化降胞内聚集的染色质块形成大 小不等的核碎片后，整个细胞通过发芽(by budding)、起泡(by zeiosis)等方式形成一个个球 形突起，并在根部缩窄脱落，形成一些大小不等、 内含胞质、细胞器以及核碎片的膜性小体，即凋亡 小体。
蛋白质表达与细胞凋亡的关联
蛋白质表达与细胞凋亡的关联蛋白质是生物体中最为重要的分子之一，它们在细胞的结构和功能中起到关键的作用。
细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式，它在生物体的发育、免疫系统的调节以及肿瘤的发生中起到至关重要的作用。
多年以来，科学家们对蛋白质表达与细胞凋亡之间的关联进行了广泛的研究。
本文将探讨蛋白质表达与细胞凋亡之间的关系，并介绍其中的机制和重要的蛋白质调控系统。
一、蛋白质表达是指细胞合成和调控蛋白质的过程。
细胞凋亡是一种程序性的细胞死亡过程，它通过一系列的信号传导和调节途径来实现。
在细胞凋亡过程中，蛋白质表达的变化是至关重要的。
大量的研究表明，一些蛋白质可以通过调节凋亡相关蛋白质的表达和活性来影响细胞的凋亡。
这些蛋白质可以分为促凋亡蛋白和抑制凋亡蛋白两类。
1. 促凋亡蛋白促凋亡蛋白是指能够直接或间接地促进细胞凋亡的蛋白质。
这些蛋白质可以通过多种途径介导细胞凋亡的发生，如激活半胱氨酸蛋白酶（caspase）家族成员、调节线粒体膜电位以及增强线粒体产生活性氧等。
其中，Bcl-2家族蛋白和caspase家族蛋白是促凋亡蛋白中的重要代表。
Bcl-2家族蛋白包括促凋亡蛋白（如Bax、Bid）和抑制凋亡蛋白（如Bcl-2、Bcl-xL）。
这些蛋白质在调节线粒体的膜电位和释放线粒体内的细胞凋亡相关蛋白（如细胞色素c）中起着重要的作用。
促凋亡蛋白Bax和抑制凋亡蛋白Bcl-2之间的平衡是细胞凋亡决定因素之一。
caspase家族蛋白是调控细胞凋亡过程中最为关键的蛋白质。
它们能够促进胶原酶、核糖核酸酶和蛋白酶等细胞凋亡相关蛋白的活性化。
细胞凋亡的执行者酶（executors of apoptosis）caspase-3和caspase-7是其中最重要的代表。
2. 抑制凋亡蛋白抑制凋亡蛋白是指能够抑制或延缓细胞凋亡的蛋白质。
它们能够通过调节细胞凋亡途径上的关键步骤来抵消细胞凋亡的促进作用。
抑制凋亡蛋白包括细胞凋亡抑制蛋白（IAPs）和抑制caspase活性的蛋白质。
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是一种重要的细胞死亡方式，它在维持生物体内部环境平衡、维护组织稳态和防止肿瘤发生等方面起着重要作用。
细胞凋亡的调控涉及到多种基因和酶的参与，下面将对其中一些重要的基因和酶进行介绍。
1. Bcl-2家族基因Bcl-2家族基因是细胞凋亡调控中最为重要的基因家族之一，它包括多个成员，如Bcl-2、Bcl-xL、Bax、Bad等。
这些基因的编码产物可以分为两类：一类是抑制细胞凋亡的抗凋亡蛋白，如Bcl-2和Bcl-xL；另一类是促进细胞凋亡的促凋亡蛋白，如Bax和Bad。
这些基因的表达水平和相互作用关系决定了细胞是否会发生凋亡。
2. Caspase家族酶Caspase家族酶是细胞凋亡过程中最为重要的酶家族之一，它包括多个成员，如caspase-3、caspase-8、caspase-9等。
这些酶在细胞凋亡过程中起着关键作用，它们可以被激活并参与到细胞凋亡的不同阶段中。
例如，caspase-3是细胞凋亡的执行酶，它可以切割多种细胞内的蛋白质，导致细胞死亡。
3. p53基因p53基因是一种重要的抑癌基因，它在细胞凋亡调控中也起着重要作用。
p53基因编码的蛋白质可以通过多种途径促进细胞凋亡，例如通过激活Bax基因、抑制Bcl-2基因等。
此外，p53基因还可以通过调节其他基因的表达来影响细胞凋亡的发生。
4. Fas/FasL信号通路Fas/FasL信号通路是一种重要的细胞凋亡调控途径，它通过Fas受体和Fas配体之间的结合来激活caspase酶，从而引发细胞凋亡。
这个信号通路在多种细胞类型中都起着重要作用，例如在免疫细胞中可以通过这个通路来清除受损或异常的细胞。
总之，细胞凋亡调控涉及到多种基因和酶的参与，这些基因和酶之间相互作用，共同调节细胞凋亡的发生和进程。
对这些基因和酶的深入研究有助于我们更好地理解细胞凋亡的机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和方法。
细胞周期和细胞凋亡
性染料标记细胞的DNA和RNA ，通过观察这些
成分的含量变化来区分凋亡细胞。
PI染色后，由于凋亡细胞的DNA含量低于正
常的二倍体含量，会在二倍体峰前出现一个亚二
倍体峰（Sub-G1峰、凋亡峰、AP峰）。可根据
此峰的面积计算凋亡细胞的百分率。
区分细胞碎片和凋亡细胞
又称为程序性死亡
（programmed cell death, PCD）
一.细胞凋亡的特征
形态学特征： 细胞膜向外突起，细胞体积缩小 ↓ 染色质凝缩，然后断裂成碎片 ↓
形成数个大小不等的由膜包裹的凋亡小体
↓ 凋亡小体被邻近细胞吞噬
（2）细胞坏死（necrosis）
概念：细胞受到激烈的物理、化学刺激或 严重的病理性刺激后，引起的细胞损伤和 死亡。 特征：胞膜通透性增高，使细胞肿胀，细 胞器变形或肿大，细胞核破碎，最后细胞 溶解破裂，溶酶体泄漏，引起炎症反应。
凋亡细胞表面有 众多凋亡小体
3、流 式 细 胞 分 析 仪
（Flow Cytometry，FCM）
概念：
流式细胞仪是将流体喷射技术、激光技 术、空气计数、γ-射线能谱术及电子计算机 等技术与显微荧光光度计结合的一种大型的 精密仪器，它通过测量在一定波长的激光激 发快速流动的粒子（细胞或微粒）荧光和散 射激光来获得粒子的一些成分及其变化情况， 进行多参数的、快速的定量分析和分选的技 术。 FCM应用标志着细胞学、肿瘤学、免疫 学等进入了细胞和分子水平的研究。
ER膜、mi膜上。
②促进细胞增殖的基因
如：c-myc、c-abl、ras相关基因
2.死亡基因
(1)促进细胞死亡的基因 caspase基因家族： Bax基因：Bax过度表达，可拮抗bcl-2的 促进细胞增殖作用及抑制程序性细胞死 亡。
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。
《LPS诱导人结肠上皮细胞(NCM460)凋亡机制研究》范文
《LPS诱导人结肠上皮细胞（NCM460）凋亡机制研究》篇一摘要本研究旨在探讨脂多糖（LPS）诱导人结肠上皮细胞（NCM460）凋亡的机制。
通过实验观察LPS对NCM460细胞的影响，分析其凋亡过程中相关基因和蛋白的表达变化，为进一步了解LPS在结肠炎等肠道疾病中的作用提供理论依据。
一、引言脂多糖（LPS）是革兰氏阴性菌细胞壁的主要成分，其在人体内可引起免疫反应。
NCM460是人结肠上皮细胞系，其生物学特性和人结肠上皮细胞相近，因此常被用作研究模型。
近年来，LPS在结肠炎等肠道疾病中的作用备受关注。
然而，LPS诱导人结肠上皮细胞凋亡的具体机制尚不明确。
因此，本研究通过观察LPS对NCM460细胞的影响，分析其凋亡机制，以期为肠道疾病的防治提供新的思路。
二、材料与方法1. 材料（1）细胞系：NCM460人结肠上皮细胞系。
（2）试剂与药品：LPS、DMEM培养基、胎牛血清、MTT 试剂、Caspase-3活性检测试剂盒等。
（3）仪器设备：细胞培养箱、显微镜、酶标仪等。
2. 方法（1）细胞培养：将NCM460细胞接种于培养皿中，置于细胞培养箱中培养。
（2）实验分组：将细胞分为对照组和不同浓度的LPS处理组。
（3）MTT法检测细胞活力：通过MTT法检测各组细胞的活力，并计算细胞存活率。
（4）Caspase-3活性检测：利用Caspase-3活性检测试剂盒检测各组细胞Caspase-3的活性。
（5）Western blot检测相关蛋白表达：通过Western blot检测各组细胞中凋亡相关蛋白的表达情况。
三、结果1. 细胞活力检测结果对照组和各LPS处理组的细胞活力存在显著差异。
随着LPS 浓度的增加，细胞活力逐渐降低，表明LPS对NCM460细胞的生长具有抑制作用。
2. Caspase-3活性检测结果LPS处理组的Caspase-3活性较对照组明显升高，且随着LPS 浓度的增加，Caspase-3活性呈剂量依赖性增加，表明LPS可诱导NCM460细胞发生凋亡。
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。
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。
《LPS诱导奶牛乳腺上皮细胞凋亡的分子机制研究》范文
《LPS诱导奶牛乳腺上皮细胞凋亡的分子机制研究》篇一一、引言在哺乳动物的生命过程中，细胞凋亡（即程序性细胞死亡）起着关键的作用。
在奶牛乳腺中，乳腺上皮细胞的凋亡与乳腺健康密切相关。
近年来，脂多糖（LPS）诱导的细胞凋亡现象引起了广泛关注。
LPS是革兰氏阴性细菌细胞壁的主要成分，常被用作研究炎症反应和细胞凋亡的模型。
本文旨在研究LPS诱导奶牛乳腺上皮细胞凋亡的分子机制，以期为奶牛乳腺疾病的预防和治疗提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料实验所用奶牛乳腺上皮细胞取自健康奶牛。
LPS购自Sigma 公司。
实验所需试剂和仪器均符合实验要求。
2. 方法（1）细胞培养：在体外培养奶牛乳腺上皮细胞，并使其处于适宜的生长环境。
（2）LPS处理：将不同浓度的LPS加入培养的细胞中，观察细胞凋亡情况。
（3）分子机制研究：通过Western blot、RT-PCR等技术，检测LPS处理后细胞中相关基因和蛋白的表达情况。
（4）数据分析：对实验数据进行统计分析，绘制图表。
三、实验结果1. LPS诱导奶牛乳腺上皮细胞凋亡实验结果显示，LPS处理后，奶牛乳腺上皮细胞的凋亡率随LPS浓度的增加而增加。
在一定的浓度范围内，LPS能够有效地诱导细胞凋亡。
2. LPS处理后细胞内相关基因和蛋白的表达变化通过Western blot和RT-PCR技术检测发现，LPS处理后，细胞内与凋亡相关的基因和蛋白表达发生变化。
其中，Bax、Caspase-3等促凋亡基因和蛋白的表达增加，而Bcl-2等抗凋亡基因和蛋白的表达减少。
3. LPS诱导奶牛乳腺上皮细胞凋亡的分子机制根据实验结果，我们推测LPS可能通过调节Bax、Caspase-3等基因和蛋白的表达，促进奶牛乳腺上皮细胞的凋亡。
此外，LPS还可能通过其他信号通路影响细胞的生存和死亡。
四、讨论LPS诱导的奶牛乳腺上皮细胞凋亡是一个复杂的生物学过程，涉及多个基因和蛋白的参与。
在本研究中，我们发现在LPS处理后，Bax、Caspase-3等促凋亡基因和蛋白的表达增加，而Bcl-2等抗凋亡基因和蛋白的表达减少。
细胞凋亡的检测(来自北京大学人类疾病基因研究中心
摘自北京大学人类疾病基因研究中心/news/apoptosis.htm细胞凋亡的检测北京大学人类疾病基因研究中心陈英玉细胞凋亡与坏死是两种完全不同的细胞凋亡形式，根据死亡细胞在形态学、生物化学和分子生物学上的差别，可以将二者区别开来。
细胞凋亡的检测方法有很多，下面介绍几种常用的测定方法。
一、细胞凋亡的形态学检测根据凋亡细胞固有的形态特征，人们已经设计了许多不同的细胞凋亡形态学检测方法。
1 光学显微镜和倒置显微镜（1）未染色细胞：凋亡细胞的体积变小、变形，细胞膜完整但出现发泡现象，细胞凋亡晚期可见凋亡小体。
贴壁细胞出现皱缩、变圆、脱落。
（2）染色细胞：常用姬姆萨染色、瑞氏染色等。
凋亡细胞的染色质浓缩、边缘化，核膜裂解、染色质分割成块状和凋亡小体等典型的凋亡形态。
2 荧光显微镜和共聚焦激光扫描显微镜一般以细胞核染色质的形态学改变为指标来评判细胞凋亡的进展情况。
常用的DNA特异性染料有：HO 33342 (Hoechst 33342)，HO 33258 (Hoechst 33258), DAPI。
三种染料与 DNA的结合是非嵌入式的，主要结合在DN A的A-T碱基区。
紫外光激发时发射明亮的蓝色荧光。
Hoechst是与DNA特异结合的活性染料，储存液用蒸馏水配成1mg/ml的浓度，使用时用PBS稀释成终浓度为2~5mg/ml。
DAPI为半通透性，用于常规固定细胞的染色。
储存液用蒸馏水配成1mg/ml的浓度，使用终浓度一般为0.5 ~1mg/ml。
结果评判：细胞凋亡过程中细胞核染色质的形态学改变分为三期：Ⅰ期的细胞核呈波纹状（rippled）或呈折缝样（creased），部分染色质出现浓缩状态；Ⅱa期细胞核的染色质高度凝聚、边缘化；Ⅱb期的细胞核裂解为碎块，产生凋亡小体(图1)。
3 透射电子显微镜观察结果评判：凋亡细胞体积变小，细胞质浓缩。
凋亡Ⅰ期（pro-apoptosis nuclei）的细胞核内染色质高度盘绕，出现许多称为气穴现象（cavitations）的空泡结构(图2)；Ⅱa期细胞核的染色质高度凝聚、边缘化；细胞凋亡的晚期，细胞核裂解为碎块，产生凋亡小体。
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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。