细胞凋亡及其调控的分子机制
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。
细胞周期调控和凋亡机制研究
细胞周期调控和凋亡机制研究细胞是构成生命的基本单位，生命的延续依赖于细胞不断地分裂、增殖和死亡。
这背后的调控机制非常复杂，其中包括细胞周期调控和凋亡机制的调控。
细胞周期调控是指细胞在分裂时经历复制、分裂和细胞间期三个阶段的过程，凋亡机制则是保持人体内正常细胞数量和功能的重要手段。
一、细胞周期调控细胞周期调控是指对细胞周期各个阶段的进程进行调节和控制的一系列细胞生物学过程。
它的调控机制主要包括细胞周期蛋白和细胞周期因子，具体为：1. 细胞周期蛋白：细胞周期蛋白是指涉及细胞进程的蛋白质分子，包括四种主要细胞周期蛋白（CDK1、CDK2、CDK4和CDK6）和它们的调节亚基。
这些蛋白在整个生长周期的不同时期发挥着不同的生物学功能，同时还能与许多其他类型的蛋白质相互作用产生一系列复杂网络，促进或抑制细胞周期的进程。
例如，CDK1与一种叫CyclinB1的蛋白结合，在进入细胞分裂阶段时发挥主要作用。
2. 细胞周期因子：除了细胞周期蛋白以外，还有一些细胞周期因子也起到了调控细胞周期的作用。
其中最重要的因子是锁定蛋白（CKI），它通过抑制CDK的活性来控制重要的转化点。
CKI一般有两种类型：CDK抑制性蛋白和CDK细胞周期蛋白相互作用蛋白，它们一般在整个生长周期的不同时期表达，以确保细胞的合适调节。
3. 转录因子：除细胞周期蛋白和细胞周期因子外，转录因子也是细胞周期的重要调控因素。
它们能够启动或抑制某些基因的转录，从而对细胞周期中某些关键基因的表达及蛋白活性进行调节。
这些转录因子分布在细胞核和胞浆中，能够对RTK（受体酪氨酸激酶）和RAS等信号通路起到重要作用。
二、凋亡机制凋亡是大多数生物体中依然存在的被控制性的自我死亡，它严格执行短暂的细胞信号网络来产生具有凋亡特征的细胞死亡。
具体来说，凋亡机制主要包括内质网应激、线粒体损伤和细胞膜受体等过程。
1. 内质网应激：内质网应激是细胞周期中引起细胞凋亡的原因之一。
细胞自噬与细胞凋亡的调控机制
自噬体与溶酶体的融合
自噬体成熟
自噬体形成后，逐渐包 裹待降解的物质，并经 历一系列成熟过程，包 括膜结构的改变和自噬 相关蛋白的修饰。
溶酶体融合
成熟的自噬体与溶酶体 融合，形成自噬溶酶体 。这一过程需要多种膜 融合蛋白的参与，如 LAMP1、LAMP2等。
物质降解与再利用
在自噬溶酶体中，包裹 的物质被水解酶降解为 氨基酸、脂肪酸等小分 子物质，这些物质可被 细胞再利用。
位于线粒体中的一种黄素蛋白，在凋亡信号刺激下从线粒体释放到细胞质，进而转位到细 胞核中诱导染色体凝集和DNA片段化。
凋亡的启动与信号通路
外源性途径
通过死亡受体（如Fas、TNF 受体）与其配体结合，激活 Caspase-8，进而激活下游的
Caspase级联反应。
内源性途径
由细胞内应激信号（如DNA 损伤、生长因子剥夺）触发 ，导致线粒体释放细胞色素c ，激活Caspase-9，进而激活 Caspase-3等效应Caspase。
细胞自噬与细胞凋亡的调控 机制
汇报人：XX 20XX-01-13
目录
• 引言 • 细胞自噬的调控机制 • 细胞凋亡的调控机制 • 细胞自噬与细胞凋亡的交互作用 • 细胞自噬与细胞凋亡在疾病中的作用 • 细胞自噬与细胞凋亡的研究展望
01 引言
细胞自噬与细胞凋亡的定义
细胞自噬
细胞自噬是一种细胞内的自我消化过 程，通过溶酶体等降解细胞内的受损 、老化或多余的细胞器以及蛋白质等 ，以维持细胞内环境的稳定和更新。
肿瘤中的自噬与凋亡
自噬对肿瘤的双重作用
自噬在肿瘤中具有双重作用，一方面通过降解细胞内损伤物质维持肿瘤细胞生存，另一方面过度自噬可能导致肿 瘤细胞死亡。
凋亡抑制肿瘤生长
细胞自噬和凋亡的调节机制
细胞自噬和凋亡的调节机制细胞自噬和凋亡是细胞内部的两个重要进程，它们在细胞发育、代谢和应对外界刺激等方面发挥着关键作用。
细胞自噬是一种由细胞分解、回收和再利用内部组分的程序性自我降解过程，而细胞凋亡是一种组织细胞通过自我消亡引发的淘汰过程。
这两种过程都是高度调控的，在不同的细胞类型和环境条件下表现出不同的特点。
本文将探讨细胞自噬和凋亡的调节机制及其相互作用。
细胞自噬的调节机制细胞自噬是一种高度保守的程序性自我降解过程，由多个信号通路和调控因子参与调节。
目前已经鉴定的自噬关键因子包括Atg1/ULK1 复合物、Atg9-Like复合物、类Bcl-2抑制因子、mTORC1、Beclin-1 等，在不同的阶段调控自噬的不同步骤。
其中，Atg1/ULK1 复合物是自噬的关键启动因子之一，其在ULK1激活某些底物之前必须与其它 Atg1/ULK1 相互作用以促进自噬小体的形成。
类Bcl-2抑制因子则是另一类自噬关键因子，通过抑制 Beclin-1 表达来阻断自噬小体的形成。
mTORC1 则是自噬调节的重要靶向因子，在高营养状态下抑制自噬的发生，而在缺乏营养的条件下则诱导自噬的发生。
此外，还有多个调控自噬产物水解的信号通路，其中最重要的是 CMA 途径，该途径通过识别瞬时且可逆的蛋白表达共生异常以选择性降解至质膜上的拉氨酸水解酶底物。
因此，通过随着时间的推移而采用各种途径来控制自噬的时空表达模式，细胞可以适应不同的环境和代谢需求，使细胞自我降解过程能够更好地适应复杂环境下的变化。
细胞凋亡的调节机制相对于细胞自噬，细胞凋亡的调节机制复杂得多。
自凋亡因子、氧化应激、DNA损伤等多种因素都会触发细胞凋亡的发生。
在受到刺激后，细胞内出现了多个信号通路的变化，如细胞凋亡蛋白酶（caspase）通路、线粒体通路、脂质体通路等。
声源机械增益为这些通路的不同能被通过调控细胞凋亡基因转录以及保护性蛋白表达等途径来实现。
尽管细胞凋亡的活性严格限制在一定的环境和时间范围内，但如果这些限制因素被打破，那么细胞凋亡可能会导致严重的组织和器官损害。
肌肉细胞凋亡和肌肉萎缩的分子机制及其治疗
肌肉细胞凋亡和肌肉萎缩的分子机制及其治疗随着人口老龄化的加剧，肌肉萎缩成为了老年人健康的重要挑战。
肌肉萎缩通常是由于肌肉细胞减少、变小或者退化所导致的。
肌肉细胞凋亡是肌肉细胞减少和退化的主要机制之一。
本文将介绍肌肉细胞凋亡的分子机制以及肌肉萎缩的治疗方法。
肌肉细胞凋亡的分子机制肌肉细胞凋亡的发生受到多种因素的影响，包括氧化应激、细胞周期调控、DNA损伤、细胞凋亡途径等。
其中，细胞凋亡途径是肌肉细胞凋亡的主要机制之一。
细胞凋亡途径细胞凋亡途径通过一系列信号传导级联反应实现肌肉细胞凋亡。
目前已知的细胞凋亡途径包括线粒体途径、拟死亡受体途径和内质网途径。
不同的途径具有不同的特点，但是它们最终都通过激活半胱氨酸蛋白酶而实现了肌肉细胞凋亡。
线粒体途径线粒体途径是肌肉细胞凋亡最主要的途径之一。
线粒体途径的激活通常由内部或外部刺激所引起。
内部刺激通常是由于氧化应激等内源性因素所引起的，而外部刺激则通常是由于细胞因子的刺激所引起的。
一旦线粒体途径被激活，线粒体膜上的蛋白质就会释放出来，如细胞色素C。
细胞色素C进而激活半胱氨酸蛋白酶，进入细胞凋亡程序。
拟死亡受体途径拟死亡受体途径是肌肉细胞凋亡的另一个重要途径。
在拟死亡受体途径中，肌肉细胞受到环境刺激，在细胞膜上激活一类叫做死亡受体的蛋白质。
这类蛋白质直接或间接地激活半胱氨酸蛋白酶，使得细胞进入凋亡状态。
内质网途径内质网途径是另一个重要的细胞凋亡途径。
当肌肉细胞受到内源性或外源性刺激时，内质网功能被破坏。
内质网途径的激活导致半胱氨酸蛋白酶被激活，从而使得肌肉细胞发生凋亡。
肌肉萎缩的治疗方法由于肌肉萎缩的发生涉及复杂的细胞、分子机制，治疗的方法也同样多种多样。
在接下来的几段中，我们将介绍一些目前已知的治疗方法。
药物治疗药物治疗是目前治疗肌肉萎缩的主要方法之一。
早期肌肉萎缩可以通过口服药物、注射药物或静脉输液等方式直接治疗。
很多药物被证明可以帮助肌肉增长、提高力量和功能。
细胞凋亡的类型和调控机制
细胞凋亡的类型和调控机制细胞凋亡是指细胞自我消亡的过程，这与坏死不同，坏死是指非程序性死亡的过程。
细胞凋亡是一种具有特异性、规律性和能量依赖性的现象。
正常情况下，人体细胞必须遵循细胞周期的控制，细胞分裂和生长，但在某些情况下，细胞会自我消亡。
细胞凋亡可以清除过多或有缺陷的细胞，从而维持组织和器官的稳态，促进生命的延续。
因此，研究细胞凋亡是人们广泛关注的课题。
1. 细胞凋亡的类型细胞凋亡主要分为两种类型：内源性凋亡和外源性凋亡。
1.1. 内源性凋亡内源性凋亡是指在细胞内部产生的凋亡。
内源性凋亡主要通过线粒体依赖性通路激活，它可以分为两种类型：线粒体自噬通路和线粒体膜通透性转化。
1.1.1. 线粒体自噬通路线粒体自噬通路也被称为类型II自噬。
它是指由细胞自己启动的自噬，通过吞噬无用或有害细胞器来清除细胞内部的垃圾。
在线粒体自噬通路中，通过调节线粒体蛋白的磷酸化和去磷酸化来调控线粒体膜电位，从而控制线粒体膜的稳定性，促进线粒体的自噬。
1.1.2. 线粒体膜通透性转化线粒体膜通透性转化是指线粒体膜失去完整性并释放各种蛋白质。
在炎症、缺氧等刺激下，线粒体膜通透性转化会释放出混合蛋白酶，激活半胱氨酸蛋白酶(caspase)，引发细胞凋亡。
1.2. 外源性凋亡外源性凋亡是指由环境因素引起的细胞凋亡，也称为死亡受体（DR）介导的凋亡。
主要通过Fas受体/MD-2受体家族及其配体（Fas/APO-1、TNFα/TNF-R、TRAIL/TRAIL-R），激活半胱氨酸蛋白酶(caspase)，诱导细胞死亡。
2. 细胞凋亡的调控机制2.1. 转录因子的作用转录因子是可以调节基因表达的核蛋白。
在细胞凋亡中，转录因子可以通过直接或间接的方式调控细胞凋亡的发生。
例如，激活的AKT可以通过调节NF-kB和MCL-1基因的表达，抑制细胞凋亡。
而p53则可以调节BAX等一系列基因的表达，促进细胞凋亡的发生。
2.2. 半胱氨酸蛋白酶的作用半胱氨酸蛋白酶是一种能够被激活的蛋白酶，它可以调节细胞凋亡的发生。
线粒体与细胞凋亡的关系及调节机制
线粒体与细胞凋亡的关系及调节机制细胞凋亡是一种重要的生物学现象，它参与了许多生理和病理过程，如细胞分化和发育、免疫防御、肿瘤发生等。
而线粒体在细胞凋亡中扮演着极其重要的角色，它既可以参与细胞凋亡的启动，也可以通过调节细胞死亡信号通路影响凋亡的过程。
本文将深入探讨线粒体和细胞凋亡之间的关系，并介绍一些调节机制。
一、线粒体和细胞凋亡的关系线粒体是细胞中生产能量的主要器官，同时也是细胞死亡的重要执行器。
在正常情况下，线粒体维持着正常的细胞生理功能，如氧化磷酸化、离子平衡、凋亡调控等。
但是在受到某些因素的刺激之后，线粒体的膜通透性会发生改变，导致细胞内环境的失衡，释放一系列的细胞内蛋白和化合物，引发了细胞凋亡的启动。
线粒体在细胞凋亡中发挥的作用主要有两个方面：一方面，线粒体可以释放细胞死亡信号分子，如细胞色素C、凋亡诱导因子(AIF)等，这些信号分子可以与细胞中其他蛋白相互作用，调节其功能，最终诱导细胞凋亡。
另一方面，线粒体可以通过调节细胞死亡信号通路，影响细胞凋亡的进程。
例如，线粒体内膜上的Bcl-2家族蛋白，它们通过调节线粒体膜通透性，控制着线粒体对细胞死亡信号的是否过度敏感，从而影响细胞凋亡的进程。
二、线粒体调节细胞凋亡的机制细胞凋亡信号通路是一个非常复杂的过程，涉及到许多分子和通路的调控。
线粒体作为细胞死亡信号的重要源头，在实际操作中，主要通过下面四个方面来调节细胞凋亡的进程。
1.线粒体膜通透性的调节线粒体膜通透性的改变是引发细胞凋亡的初步步骤，而且这种改变可以通过多种途径诱导。
例如，在细胞发生DNA损伤时，就会激活线粒体的DNA酶，这些酶会导致线粒体膜的损伤和通透性的改变；另外，氧化压力、温度、放射线等因素都可以直接影响线粒体膜通透性。
对于线粒体膜通透性的调节，Bcl-2家族蛋白是一个非常重要的家族。
该家族蛋白的一些成员如Bax、Bak等，会导致线粒体膜通透性的改变，促进细胞凋亡的进程；而另一些成员，如Bcl-2、Bcl-XL等，则是线粒体对细胞死亡发生过度敏感的抑制因子。
细胞凋亡调控相关的信号转导通路
细胞凋亡调控相关的信号转导通路介绍细胞凋亡（apoptosis）是一种固有的细胞死亡过程，它对于维持生物体内组织健康和发展至关重要。
细胞凋亡是经过精密调控的复杂过程，涉及多个信号转导通路的相互作用。
在本文中，我们将探讨与细胞凋亡调控相关的一些主要信号转导通路，并深入了解其机制和调控因子。
I. 细胞凋亡的概述细胞凋亡是一种主动的、高度规范化的细胞死亡方式，具有明确的形态学特征和生化过程。
它起到了维持组织稳态、清除不需要的细胞以及预防肿瘤形成的重要作用。
II. 细胞凋亡的调控细胞凋亡调控过程的复杂性表现在多个层次，包括转录调节、翻译后修饰和蛋白质相互作用等。
其中，信号转导通路在细胞凋亡调控中起到了关键作用。
1. 细胞凋亡的启动细胞凋亡的启动需要一系列的信号，其中最为重要的是细胞内的损伤信号和死亡信号。
这些信号会通过不同的通路激活效应蛋白，从而导致细胞凋亡的启动。
2. 细胞凋亡的执行一旦细胞凋亡启动，细胞凋亡的执行过程将涉及一系列的分子事件，包括细胞膜的破裂、胞内酶的激活和DNA的断裂。
这些事件是由不同的信号转导通路调控的。
III. 细胞凋亡相关的信号转导通路1. 线粒体途径线粒体途径是细胞凋亡中最重要的信号转导通路之一。
它包括以下步骤： - 线粒体膜的通透性改变 - 细胞色素C的释放 - 活化半胱氨酸蛋白酶（caspases）等2. 死亡受体途径死亡受体途径主要参与外源性刺激引发的细胞凋亡。
它包括以下步骤： - 受体聚集和聚集因子的激活 - 序列激活半胱氨酸蛋白酶（caspases） - 死亡信号的传递和执行3. 内质网应激途径内质网应激途径参与了由内源性刺激引发的细胞凋亡。
它包括以下步骤： - 内质网应激蛋白的激活 - 序列激活半胱氨酸蛋白酶（caspases） - 细胞凋亡信号的执行4. 离散的途径除了上述的主要信号转导通路外，还存在一些离散的途径对细胞凋亡进行调控，如p53途径、miRNA途径等。