诱导细胞凋亡的相关基因
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。
TF-1细胞凋亡相关基因的研究
生物化学与生物物理进展PROGRESS INBIOCHCMISTRYAND BIOPHYSICS1999年 第1期 No.11999TF-1细胞凋亡相关基因的研究刘红涛 王玉刚 张颖妹 宋泉声 敬保迁 袁 勇 马大龙摘要 利用近年来发展起来的代表差异分析（cDNA representational differences analysis, cDNA-RDA）技术研究了在人红白血病细胞株TF-1细胞撤除细胞因子后进入凋亡时诱导表达的基因.发现了6个新基因片段.其中有三个经与GenBank nr和dbEST查询均没有发现同源性，已经向GenBank进行登记，登记号分别为U83208，U83279，U83397.此外还发现一批已知基因的表达与凋亡相关，其中包括Hou和人硫氧还原蛋白等, 提示它们在凋亡中可能起作用.这项工作为进一步研究凋亡相关基因打下了良好基础.通过RDA的研究结果，有可能发现人白血病细胞凋亡的特异标记蛋白或发挥作用的重要蛋白，以期为白血病治疗提供理论基础.关键词 TF-1细胞株，代表差异分析，凋亡学科分类号 R392.1Studies on the Apoptosis-Related Genes of TF-1 Cell Line by cDNA-RDA Technique. LIU Hong-Tao, WANG Yu-Gang, ZHANG Ying-Mei, SONG Quan-Sheng, JING Bao-Qian, YUAN Yong, MA Da-Long (Department of Immunology, Beijing Medical University, Beijing 100083, China).Abstract The genes effecting in the process of the apoptosis of TF-1 cell line when it is deprived of the cytokine in the culture medium were studied by RDA (representational difference analysis) method. The TF-1 cell depriving of cytokines for 8 hours was selected as the Tester and normal-cultured TF-1 cell as the Driver. Seven gene fragments were found uniquely expressed or highly expressed in the process of apoptosis of TF-1 cell line which include some known genes such as Hou and thioredoxin that formerly suggested to play a role in apoptosis.There are three fragments are complete novel after searching the nr and EST catalogues of GenBank and were banked into GenBank. The accession numbers for them are U83208, U83279, U83397 respectively. From the novel gene fragments, the complete cDNA sequence of them can be fished and the bioactivity and function of them in apoptosis of TF-1 cell and other hematological tumors can be further studied. On the other hand, the function of some known genes which were not suggested formerly in the course of apoptosis can be studied.Key words TF-1 cell line, representational difference analysis(RDA), apoptosis 细胞凋亡（apoptosis）是当前国际生物学研究的热点之一.目前已发现多种基因参与细胞凋亡，例如TNF/FAS家族，BCL2家族，ICE/CED-3家族，多种癌基因，抗癌基因，热休克蛋白等［1］.但由于细胞凋亡为多阶段，多系统，多基因参与的复杂过程，目前对其参与的全部基因尚远未了解清楚.通过进一步克隆化新的凋亡诱导基因，特别是具有启动作用的凋亡早期表达基因，将有助于阐明凋亡机理，为一些凋亡相关疾病特别是肿瘤的治疗提供新的思路. 细胞凋亡也是造血细胞自然死亡的一种主要形式，一些血液病问题也与细胞凋亡密切相关，特别在一些血液肿瘤的发生、发展中起重要作用.在CML、B-CLL、ALL、AML等肿瘤细胞中均有高水平BCL-2的表达，细胞凋亡过程的受阻是血液肿瘤形成的重要原因［2］.目前已证明抗肿瘤化疗药物，肿瘤细胞诱导分化剂（如维甲酸及其合成的衍生物HPR），某些激素（如糖皮质激素及PGE2等），某些细胞因子及某些化学药物（如砷类化合物（As2O3）［3］）也是通过诱导血液肿瘤的细胞凋亡，发挥治疗作用.因此深入研究血液肿瘤细胞凋亡的发生机制，及其基因调控并进行基因分离和克隆，可望人为地调控细胞凋亡，提高治疗效果，预防疾病发生. 本项研究以细胞因子依赖性的人红白血病细胞株TF-1细胞作为研究对象，通过撤除细胞因子诱导其凋亡，利用代表差异分析技术(cDNA-representational difference analysis,cDNA-RDA)［4］进行凋亡早期特异表达基因的克隆化，并进行功能研究.RDA 是1993年［5］发展起来的一种新方法，最初用于基因组表达差异的研究，因其简便有效性被大家推广用于cDNA的差异表达研究.1 材料和方法1.1 细胞系和细胞培养 TF-1细胞由中国药品生物制品检定所丁锡申教授惠赠，由本室长期传代培养.培养基中加入80～100 U/ml的人重组GM-CSF.细胞去细胞因子时用Hank "s液洗三遍后悬于不含GM-CSF的培养基中.1.2 DNA片段化分析 为了解TF-1细胞去细胞因子后凋亡情况，分别于去细胞因子后0、8、12、24、48、80 h收集2×106 TF-1细胞，提取片段化DNA［6］.1.3 细胞总RNA及mRNA的提取 细胞总RNA的提取利用GIBCO-BRL公司的TRI Z0L TM试剂.各取1×107去细胞因子8 h后的TF-1细胞及相同数目不去细胞因子的TF-1细胞，离心收集后，加入1 mlTRI ZOL TM试剂提取总RNA.以上两种细胞mRNA的提取使用Pharmacia公司的QuickPrep "Micro mRNA Purification kit.1.4 双链cDNA的合成 采用GIBCO-BRL的Superscript TM Choice System for cDNA Synthesis试剂盒，利用1.3所提的不去细胞因子和去细胞因子细胞mRNA为模板，进行单链及双链cDNA的合成.1.5 RDA寡核苷酸 以下是应用于RDA的寡核苷酸［4,5,7］.RBgl24, 5′-AGCACTCTCCAGCCTCTCACCGCA-3′，RBgl12, 5′-GATCTGCGGTGA-3′，JBgl24, 5′-ACCGACGTCGACTATCCATGAACA-3′，JBgl12, 5′-GATCTGTTCATG-3′，NBgl24, 5′-AGGCAAC-TGTGCTATCCGAGGGAA-3′，NBgl12, 5′-GATCTTTCCCTCG-3′ 划线的地方是每对引物配对互补的区域，以上引物由上海生工生物工程有限公司合成.1.6 RDA差示杂交 操作参照文献［4,5,7］.去细胞因子和不去细胞因子组cDNA 2 μg用DpnⅡ切后连上RBgl12和RBgl24，然后以RBgl24为引物对两者进行PCR扩增，扩增产物用DpnⅡ切后，利用Glassmilk回收200～1 600 bp的片段，并定量取2 μg去细胞因子组的回收产物再连入JBgl12和JBgl24后,再取0.4 ng纯化的连接产物(被测组），与40 μg加因子的回收产物(本底组)（1∶100）进行长时间杂交，杂交后的产物以JBgl24为引物进行PCR扩增，PCR产物纯化后用绿豆核酸酶处理.终止反应后取20 μl处理后的产物为模板，以JBgl24为引物，进行18轮PCR反应.此次PCR产物纯化后用DpnⅡ切,酶切后片段为DP1（以上为第一轮杂交）.取2 μg酶切后的DP1再按以上操作连上新的Adaptor NBgl12和NBgl24（第一轮后）或JBgl12和JBgl24（第二轮后），重复RDA过程，连入新adaptor 的DNA为被测组,作PCR时分别以NBgl24或JBgl24为引物，杂交时本底组的量分别为0.1 ng(1∶400),0.01 ng(1∶4000)，分别得到DP2和DP3.取一定量的DP3与经BamHⅠ酶切并用CIP处理的载体pGEM3zf进行连接并筛选阳性克隆.1.7 测序反应 测序使用Pharmacia Biotech公司的ALF TM DNA Sequencer，测序反应按Standard Annealing of Primer to Double-Stranded Template, 以荧光标记的反向引物为测序引物，使用的酶为T7 DNA聚合酶.1.8 与GenBank已有序列的比较及新序列的登记注册 将测序所得到的序列以E-mail的形式或通过进行序列比较，并通过所提供的BankIt功能将在nr和dbEST中完全没有同源性的序列到GenBank进行登记［8～10］.1.9 mRNA斑点杂交和RNA印迹 基本操作按文献［11］，去细胞因子和未去细胞因子组总RNA用分光光度计Beckman 640定量后，对应狭线孔中各加入20 μg总RNA，利用GIBCO-BRL公司抽滤点膜装置HXBRI-SLOT TM MANIFLD将总RNA点于DUPONT公司的Gene Screen Plus " Hybridization Transfer Membrane上.RNA印迹时［12］，总RNA经在含有甲醛的凝胶上进行的RNA电泳后，通过毛吸法转到尼龙膜上.探针的标记和杂交操作参照DUPONT公司Random Primer Fluorescein Labeling kit with Antifluorescein-HRP(DuPont NEN "NEL803)试剂盒说明书，一般X片压膜过夜后显影，定影.2 结 果2.1 TF-1细胞去细胞因子后进入凋亡 分别于去细胞因子0、8、12、24、48、80 h时提取TF-1细胞的DNA，并进行电泳.电泳显示（图1）去细胞因子12 h时DNA的片段化就已经非常明显，说明TF-1细胞去细胞因子后进入凋亡.一般来说，基因水平的改变TF-1细胞应该早于形态学上的改变.为此我们选取去细胞因子8 h后TF-1细胞进行RDA.图1 TF-1细胞去细胞因子后DNA片段化电泳结果1:λDNA/HindⅢ标准; 2～7: TF-1细胞去因子0、8、12、24、48、80 h.2.2 RDA 进行RDA操作时，以未去细胞因子的TF-1细胞为本底组，而以去细胞因子8 h后的TF-1细胞为被测组.进行三轮RDA，每轮中本底组:被测组分别为100∶1，400∶1，4000∶1.图2显示了杂交前不去及去细胞因子TF-1细胞cDNA，以及三轮RDA每一轮的产物，从电泳上可以看出，随着RDA进行，带型发生了改变，大部分消失而局部增强.第三轮后，可以看到明显的不同条带，此类差异带可能代表差异表达的基因.图2 利用RDA筛选在TF-1细胞去细胞因子8 h后特异表达片段的电泳结果1:λDNA/HindⅢ标准; 2: 正常培养（不去细胞因子）的TF-1细胞cDNA经DpnⅡ酶切后，PCR扩增; 3: 去细胞因子8 h时TF-1细胞cDNA经DpnⅡ酶切后，PCR扩增; 4:第一轮RDA后即DP1; 5: 第二轮RDA后即DP2; 6:第三轮RDA后即DP3.2.3 测序，检索和杂交结果 三轮RDA后的产物与pGEM3zf相连后，电泳分析选择大于pGEM3zf载体的克隆进行保存并选择20个克隆用LiCl和PEG8000的方法提取质粒［12］后进行测序.测定的序列以E-mail或WWW的方式到GenBank进行检索.检索结果(表1)表明其中有7个克隆只有部分序列有同源性，可能为新的未知基因.其余13个为已知基因，将以上7个未知序列再到dbest数据库进行检索，发现其中4个有相同序列，3个没有同源序列，将这3个基因片段以EST的形式向GenBank进行登记，并获得承认.GenBank的登记号码分别是U83208，U83279，U83397.对以上克隆中的12个进行了斑点杂交以检测它们在TF-1细胞中的表达情况，杂交结果显示其中7个在凋亡的TF-1细胞中高表达（图3显示了部分结果），而在正常TF-1细胞中低表达或不表达.并用RNA印迹的方法对2个新基因转录产物(被命名为TFAR19和TFAR15(2))的长度进行了估算.结果显示（图4）TFAR15(2)长度约为1.0 kb,而TFAR19长度约为700 bp.利用Pharmacia公司的Pharmacia LKB Imagemaster DTS扫描仪扫描分析.结果显示以上两个克隆在去细胞因子组及不去细胞因子组间表达有差异(表2).表1 利用RDA技术发现在TF-1细胞去细胞因子所致凋亡中表达的基因克隆号测序长度同源性已知序列（全长）杂交结果130998%HSU32849人Hou基因(1426)H 325096%HSU54645人腺苷激酶2B(adk2b)基因(2105)H 425798%HSU21138人核糖体蛋白L9mRNA N.D51)39668%(40/68)CEF07A11 Caenorhabditis elegans cosmid F07A11(35,692)H620398%HSLDHAR人乳酸脱氢酶A(LDH-A,EC1.1.1.27)(1661)NH 724797%HUMCD24B人CD24 mRNA(2116)ND 811198%人硫氧还原蛋白mRNA(501)H 923697%人胸腺嘧啶核苷合成酶基因(18597)NH 1022098%人卫星DNA ⅢNH 11 同4ND 1328898%HSU17899人氯离子通道调节蛋白mRNA(1355)ND 141)16658%(68/117)DDP8A7 Dictyostelium discoideum P8A7 gene(2568)NH 15290 同4ND 1729096%同10NH191)29059%(71/119)HUMSFRS人剪切因子7（富含精氨酸/丝氨酸）(SFRS7)(8213)H2020099%HSU56637人帽蛋白alpha亚基同种异形体ND 231)27089%(44/49)X58779/HSHTLIP人肝三甘油酯脂酶5′非编码区ND 8(2)1)263 无同源ND 15(2)1)31274%(35/47)HUMMDR1人P糖蛋白(MDR1)mRNA(4646)H 19(2)1)25059%(71/119)同19号H 1)表示可能为新基因；ND表示没有检测；H或NH表示在去细胞因子TF-1细胞中高表达或不高表达.图3 RDA得到克隆在正常培养和去细胞因子TF-1细胞中表达的狭缝杂交结果1:β-actin;2～5: 克隆1, 5, 14, 19.图4 二个未知新基因的RNA印迹结果1: 人GAPDH; 2: TFAR15(2); 3: TFAR19.A：去细胞因子；B：加细胞因子.表2 RNA印迹扫描分析结果 去细胞因子组加细胞因子组GAPDH 1.27 1.27TFAR190.3240.132TFAR15(2)0.6960.236注：表中数值为去除背景(background)后条带的平均分光光度值(A).3 讨 论 TF-1细胞株［13］是从患红白血病的病人分离建立的人前髓细胞株.TF-1细胞的生长增殖依赖于IL-3、GM-CSF、IL-13、EPO、SCF等细胞因子的单独或联合作用［13］.一旦在培养基中去除细胞因子，TF-1细胞就会进入凋亡.一般去细胞因子8 h后，几乎70％的细胞进入凋亡［14］.我们的DNA片段化电泳结果也证实了这一点.去细胞因子后培养基中加入蛋白质合成抑制剂环己酰胺后，细胞的凋亡受到抑制［15］，这说明TF-1细胞去细胞因子后的凋亡时有大分子蛋白质的合成.尽管以前的工作证明，TF-1细胞凋亡时BCL-2的mRNA和蛋白质水平均下降，而且是通过抑制PKC激酶的活性达到的［14］.但对TF-1细胞凋亡早期基因水平的变化还没有一个全面的了解. 为了更好地研究TF-1细胞去细胞因子凋亡机制并以期发现在凋亡中起作用的新基因，我们用RDA方法进行了TF-1细胞去细胞因子凋亡中基因差异表达的研究.本研究以细胞因子刺激生长的正常TF-1细胞为本底，以去除细胞因子的进入凋亡的TF-1细胞为被检查者，试图发现在凋亡早期过程中发挥作用的一系列基因.并进一步为其他血液肿瘤细胞的诱导凋亡和临床治疗提供一定的理论基础. 总的来说，凋亡涉及到从胞外至胞内一系列的信号传导过程和效应器蛋白水解酶的活化和调节两个步骤［16］.从本研究中所得到的在TF-1细胞凋亡中差异表达的基因编码的蛋白质，主要是一些核内调控因子，这与我们选择去细胞因子的时相在早期有关.一些克隆（如Thioredoxin［17］, Hou［18］等）经过检索发现以前的工作提示它们的高表达在凋亡中起作用,为我们今后进一步地研究以上已知基因在凋亡中的作用打下良好基础.更为重要的是，我们发现了数个新基因片段.而利用未知基因的片段可以从文库中筛选全长cDNA或用RACE的方法克隆出全长cDNA序列，有可能发现信号传导途径上的新蛋白或凋亡的标记蛋白.使我们对血液肿瘤细胞的凋亡的认识有进一步的提高，具有重要的理论意义和潜在的应用价值.最近，我们已克隆出TFAR15和TFAR19的全长cDNA序列在GenBank登记并被接受，登记号分别为AF022385和AF014955.作者单位：北京医科大学卫生部医学免疫学重点实验室, 北京 100083参考文献 [1] Thompson C B. 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Oncogene, 1996, 12(10):2171～2176 收稿日期: 1997-08-28, 修回日期: 1998-01-07TF-1细胞凋亡相关基因的研究作者：刘红涛， 王玉刚， 张颖妹， 宋泉声， 敬保迁， 袁勇， 马大龙， LIU Hong-Tao， WANG Yu-Gang， ZHANG Ying-Mei， SONG Quan-Sheng， JING Bao-Qian， YUAN Yong， MA Da-Long作者单位：北京医科大学卫生部医学免疫学重点实验室,北京,100083刊名：生物化学与生物物理进展英文刊名：PROGRESS IN BIOCHEMISTRY AND BIOPHYSICS年，卷(期)：1999(1)被引用次数：15次1.Bao J X;Zeros A S Isolation and characterization of Nmi, a novel partner of Myc proteins 1996(10)2.Iwata S;Hori T;Sato N Adult T cell leukemia(ATL)-derived factor/human thioredoxin prevents apoptosis of lymphoid cells induced by L-cystine and glutathione depletion--possible involvement of thiol-mediated redox regulation in apoptosis caused by pro-oxidant state 19973.Brenner S E Blast,Blitz,Blocks and BEAUTY:sequence comparative on the net[外文期刊] 1995(08)4.Brenner S E Network Sequence retrieval[外文期刊] 1995(06)5.Braun B S;Frieden R;Lessnick S L Identification of target gene for the ewings sarcoma EWS/FL1 fusion protein by representational differences analysis 1995(08)6.Rajotte D;Haddad P;Hermen A Role of protein kinase C and the Na+/H+ antiporter in suppression of apoptosis by granalocyte macrophage colony stimulating factor and interleukin-3 1992(14)7.Lisitsyn N;Lisitsyn N;Wigler M Cloning the differences between Two complex Genomes[外文期刊] 1993(5097)8.Hubank M;Schatz D G Identifying differences in mRNA expression by representational difference analysis of cDNA[外文期刊] 1994(25)9.Chen G Q;Zhu J;Shi X G In vitro studies on cellular and molecular mechanisms of arsenic trioxide(As2O3) in the treatment of acute promyelocytic leukemia: As2O3 induces NB4 cell apoptosis with downregulation of Bcl-2 expression and modulation of PML-RARa/PML proteins 199610.张之南;潘华珍细胞凋亡与血液病 1996(05)11.Vaux D L;Stresser A The molecular biology of apoptosis[外文期刊] 1996(06)12.Williams G T;Smith C A;Spooncer E Haemopoietic colony stimulating factors promote cell survival by suppressing apoptosis[外文期刊] 1990(6253)13.Rinaudo M S;Su K;Falk L A Human interleukin-3 receptor modulates bcl-2 mRNA and protein levels through protein kinase C in TF-1 cells[外文期刊] 1995(01)14.Kitamura T;Tanga T;Terasawa T Establishment and characterization of a unique human cell line that proliferates dependently on GM-CSF,IL-3 or erythropoietin 1989(02)15.Sambrook J E;Fritsch E F;Maniatis T Molecular Cloning:A laboratory Manual 198916.Sambrook J E;Fritsch E F;Maniatis T Molecular Cloning:A laboratory Manual 198917.Bassett Jr D E;Boguski M S;Spencer F Comparative genomics,genome cross-referencing and XREEdb TIG 1995(09)18.Thompson C B Apoptosis in the pathogensis and treatment of disease[外文期刊] 1995(5203)1.刘红涛.王玉刚.张颍妹.宋泉声.狄春晖.陈光慧.汤建.马大龙.Liu Hongtao.Wang Yugang.Zhang Yingmei.Song Quansheng.Di Chunhui. 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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。
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》篇一一、引言结肠癌是世界上最常见的消化道恶性肿瘤之一，其发生发展机制尚未完全明确。
人结肠上皮细胞（NCM460）作为结肠癌研究的重要细胞模型，对于理解结肠癌的发病机制具有重要意义。
脂多糖（LPS）是革兰氏阴性菌细胞壁的主要成分，在体内外实验中常被用作炎症反应的诱导剂。
研究表明，LPS可以诱导人结肠上皮细胞发生凋亡，这为研究结肠癌的发病机制提供了新的视角。
本文以NCM460细胞为研究对象，探讨LPS诱导其凋亡的机制。
二、材料与方法2.1 实验材料NCM460人结肠上皮细胞、LPS、细胞培养基、胰酶、PBS 缓冲液、细胞凋亡检测试剂盒等。
2.2 实验方法（1）细胞培养：将NCM460细胞置于含有10%胎牛血清的DMEM培养基中，于37℃、5%CO2条件下培养。
（2）LPS处理：将NCM460细胞分为对照组和LPS处理组，LPS处理组加入不同浓度的LPS进行处理。
（3）细胞凋亡检测：采用Annexin V-FITC/PI双染法检测细胞凋亡情况。
（4）Western Blot检测：检测相关凋亡蛋白的表达情况。
三、实验结果3.1 LPS对NCM460细胞凋亡的影响实验结果显示，LPS处理后，NCM460细胞的凋亡率显著增加，且随着LPS浓度的增加，凋亡率呈剂量依赖性增加。
3.2 LPS诱导NCM460细胞凋亡的机制Western Blot检测结果显示，LPS处理后，NCM460细胞中凋亡相关蛋白Bcl-2表达降低，而Bax、Caspase-3等凋亡相关蛋白表达增加。
这表明LPS通过调节Bcl-2家族蛋白的表达，激活Caspase-3等凋亡相关蛋白，从而诱导NCM460细胞发生凋亡。
四、讨论本研究表明，LPS可以诱导人结肠上皮细胞NCM460发生凋亡，且这一过程与Bcl-2家族蛋白的表达及Caspase-3等凋亡相关蛋白的激活有关。
Bcl-2家族蛋白在调节细胞凋亡过程中发挥重要作用，其中Bcl-2具有抑制细胞凋亡的作用，而Bax则具有促进细胞凋亡的作用。
诱导细胞凋亡的相关基因
诱导细胞凋亡的相关基因1. TP53：这个基因编码为p53蛋白，是细胞凋亡的关键基因之一，它参与信号转导途径，并直接或间接地调节凋亡途径。
2. BAX：这个基因编码为BAX蛋白，也是细胞凋亡的关键基因之一，它可以形成孔道，导致线粒体外膜的通透性改变，引发caspase-9和caspase-3激活，从而诱导凋亡。
3. BCL2：这个基因编码为BCL2蛋白，是B家族抗凋亡蛋白之一，可以保护细胞免受线粒体损伤，从而抑制凋亡。
4. CASP3：这个基因编码为caspase-3蛋白，是重要的凋亡执行器蛋白，它可以在被激活后，裂解多种细胞内蛋白质，从而导致细胞死亡。
5. FAS：这个基因编码为Fas蛋白，是调节细胞凋亡的关键基因之一，Fas和其配体FasL结合后，通过信号转导途径激活caspase-8和caspase-3，最终导致凋亡。
6. CASP8: 这个基因编码为caspase-8蛋白，是外源性凋亡途径的关键酶，其参与配体受体复合体调控凋亡的信号途径，在细胞凋亡过程中发挥重要作用。
7. APAF1: 这个基因编码为APAF1蛋白，是凋亡体的重要成分之一。
凋亡体是线粒体与Ⅰc/Ⅱc的复合物，能够促进Caspase-9活化，从而引发下游Caspase-3的级联反应，最终导致细胞凋亡。
8. XIAP: 这个基因编码为XIAP蛋白，是调控caspase酶活性的抗凋亡蛋白家族中的主要成员，它通过直接结合和抑制caspase-3和caspase-7的活性来发挥其细胞凋亡抑制作用。
9. ERBB2: 这个基因编码为ERBB2（HER2）蛋白，ERBB2属于表皮生长因子受体家族，被认为是诱导乳腺癌细胞凋亡的关键分子。
10. TNFRSF10B: 这个基因编码为TNFRSF10B蛋白，是Tumor Necrosis Factor ligand superfamily成员之一，通过激活下游caspase酶，发挥诱导细胞凋亡的作用。
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诱导细胞凋亡的相关基因
细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式，能够促进并调控许多生物学过程，如发育、维持组织稳态、捍卫机体免疫等。
反过来，缺少或异常的细胞凋亡，也与许多疾病的发生有关。
因此，研究细胞凋亡及其调控机制十分重要。
诱导细胞凋亡的相关基因可分为两类：直接参与调控细胞凋亡的基因和间接影响细胞凋亡的基因。
本文将重点介绍前者。
1. Bcl-2家族
Bcl-2家族是最早被证实参与细胞凋亡调控的基因家族。
该家
族包含多个成员，如Bcl-2、Bcl-xL、Mcl-1等。
Bcl-2家族蛋
白主要分为两类，一类是抑制性成员，如Bcl-2和Bcl-xL，它
们能够抑制细胞凋亡的启动；另一类是促进性成员，如Bax、Bak和Bid等，它们能够促进细胞凋亡的启动。
这些促进性成
员在细胞凋亡信号的刺激下，通过形成异源二聚体或聚集等方式，形成细胞膜通道，导致线粒体膜电位下降，释放细胞内的细胞色素C等各种激活因子，最终引发凋亡。
2. Caspase家族
Caspase家族是细胞凋亡中最为重要的酶，又称为半胱天冬氨
酸蛋白酶家族。
该家族蛋白包括两大类，一类是始终存在于细胞内的前体酶，如Caspase-2、-8、-9；另一类是被激活后参
与下一步酶级联反应的执行酶，如Caspase-3、-6、-7等。
Caspase-8是启动剂型Caspase，被活化后能直接将Caspase-3
等执行酶激活，为Caspase级联反应的起点。
而Caspase-9则
和线粒体内的凋亡信号分子Cyt c、Apaf-1共同组成“凋亡体”，激活Caspase级联反应。
Caspase的激活是细胞凋亡中最为关
键的步骤之一，其迅速而持续的酶活性不仅促进了凋亡的进行，还能将凋亡信号扩散至其它细胞，从而形成链式反应。
3. p53基因
p53基因是肿瘤抑制基因家族中最为重要的一员，其编码的蛋
白质p53对于调控细胞生命周期、参与DNA修复等方面具有
重要作用。
当细胞累积了DNA损伤或细胞环境恶劣时，p53
会被激活并调控细胞凋亡的进行，从而防止癌细胞的发生和扩散。
p53通常通过下调Bcl-2、上调Bax等方式，影响Bcl-2家族和Caspase家族的表达和活性，从而引发凋亡。
此外，p53
还可以调控一系列与凋亡相关的基因，如PUMA、NOXA等。
4. Fas/FasL系统
Fas（又称CD95）和其配体FasL属于TNF受体超家族，是直
接参与细胞凋亡调控的基因。
当配体Fas与受体Fas结合时，
会形成Trimers二聚体，然后诱导受体自身的内在蛋白酶活化，形成FADD蛋白复合物，使Caspase-8被稳定组装进复合体内，然后进行Caspase-8级联自我激活，最终引起凋亡。
Fas/FasL
系统广泛存在于体内不同类型细胞和组织中，并且与多种疾病的发生和发展密切相关。
5. PI3K-Akt通路
PI3K-Akt通路是调节细胞生长、存活、分化和凋亡的重要信号途径。
当该通路被抑制时，细胞内的程序性死亡通路会被激活，从而诱导细胞凋亡。
该通路受到多种信号的调控，如细胞外受体激活、细胞内代谢状态等。
Akt则是该通路中最为关键的信号转导因子之一，能够抑制细胞凋亡的进行。
当该通路被抑制时，Akt被失活，受体酪氨酸磷酸化酶SHP1被激活从而激活下游Caspase-3和Caspase-9，最终诱导细胞凋亡。
总之，诱导细胞凋亡的基因在细胞凋亡的调控过程中发挥着不可替代的作用，这些基因能够影响Bcl-2家族、Caspase家族等信号调控途径，并且参与Fas/FasL系统、PI3K-Akt通路等多个通路的调控，不断调整和控制细胞命运。
深入了解这些基因及其作用机制，能够有助于精确预测细胞凋亡的行为，从而有望为重大疾病的防治提供一系列新的靶点和切入口。