细胞凋亡信号转导通路研究
细胞凋亡的信号转导通路及其研究方法

细胞凋亡的信号转导通路及其研究方法细胞凋亡是一种生理现象,是细胞主动死亡的过程。
在细胞凋亡过程中,细胞释放信号分子,引起周围细胞的反应,从而有效地控制组织的生长和维护生态平衡。
细胞凋亡的信号转导通路是一组复杂而精细的分子机制,是细胞凋亡过程中信息传递的重要途径。
一、细胞凋亡的信号转导通路细胞凋亡的信号转导通路中包含了多个关键分子,包括凋亡调节因子、受体和信号传导因子等。
在细胞凋亡的过程中,这些分子起着不可或缺的作用。
以下是细胞凋亡的信号转导通路的具体过程:1. 受体识别:细胞死亡受体(Fas或TNF受体)与配体结合;2. 信号传导:受体结合后,活化蛋白激酶(caspases、RIP、TRAF等)被激活,从而启动下一步的信号传导过程;3. 凋亡激活:活化的蛋白激酶会进一步启动一系列反应,从而促进凋亡过程的启动;4. 细胞死亡:凋亡过程完成后,细胞内外的形态和功能都发生变化,最终导致细胞死亡。
细胞凋亡的信号转导通路是由多个分子组成的,这些分子之间相互影响,形成一个高度复杂的网络系统。
这种网络系统是可以调控的,当组织需要实现细胞凋亡时,可以通过适当地操控这些分子来启动细胞凋亡过程。
二、研究细胞凋亡的方法现代科学技术为研究细胞凋亡提供了许多有力的工具,从生物学、化学、物理学到数学等领域都涉及了相关的研究。
下面简要介绍几种研究细胞凋亡的方法:1. 细胞培养:细胞培养是最基本的研究细胞凋亡的方法。
通过对细胞的培养,可以模拟出不同状态下细胞的生长和死亡等现象,从而研究细胞凋亡的机制。
利用细胞培养可以对不同细胞类型进行研究,加入不同因子观察细胞的反应。
2. 神经元培养:研究神经元凋亡是通过细胞培养的方式进行。
通过培养神经元,可以研究不同因素在神经元凋亡过程中的作用。
3. 细胞膜激活:利用高通量的细胞膜检测技术和抗体识别技术,可以研究细胞膜的作用机制以及调控细胞凋亡的信号传导通路的作用。
4. 细胞基因组分析:利用DNA芯片技术可以了解细胞凋亡基因的状态,快速检测不同细胞中的基因表达差异,以了解不同基因表达与细胞凋亡过程之间的关系。
细胞凋亡的信号转导机制

细胞凋亡的信号转导机制细胞凋亡是一种重要的生物学现象,它在细胞发育、组织修复和免疫反应等多个方面起着至关重要的作用。
而细胞凋亡的信号转导机制则是控制细胞凋亡的关键步骤,包括外源性因子和内源性通路,它们共同调控着细胞凋亡的发生和进行。
外源性因子的信号转导通路是细胞凋亡的主要机制之一,包括死亡受体信号通路、异质蛋白信号通路和细胞应激信号通路等。
其中,死亡受体信号通路是介导细胞凋亡最重要的通路之一,它通过配体与细胞表面的死亡受体结合,促使受体内传递一系列信号,最终导致细胞凋亡。
异质蛋白信号通路则是通过一些蛋白质在细胞内部介导,调控细胞凋亡的发生。
细胞应激信号通路则是通过一些非特异性刺激,如DNA损伤、放射线辐照等,引发细胞凋亡。
内源性通路也是细胞凋亡信号转导机制的重要组成部分,包括线粒体通路、Caspase信号通路和Bcl-2家族信号通路等。
其中,线粒体通路是细胞凋亡的重要机制之一,主要通过线粒体内部的细胞死亡调节蛋白介导,最终导致死亡信号进一步被放大,促使细胞进入凋亡程序。
Caspase信号通路则是通过激活Caspase酶来调控细胞凋亡的进行,它包含两个主要的信号通路,即线粒体依赖性通路和死亡受体依赖性通路。
Bcl-2家族信号通路则是以Bcl-2为代表的一类内源性蛋白质家族,通过调控线粒体外膜通透性,从而影响线粒体通路和Caspase信号通路的发挥。
总的来说,细胞凋亡的信号转导机制是一个复杂的过程,多种信号通路在其中相互影响、相互作用。
随着研究的不断深入,也会有新的通路被发现和解析,细胞凋亡的调控机制也会变得更加精细和复杂。
而对于这些机制的研究,不仅有助于深入理解细胞凋亡的生物学基础,还有助于发现治疗某些疾病的新方法和途径,具有重要的生物学意义和临床应用前景。
细胞的细胞凋亡与细胞存活机制

细胞的细胞凋亡与细胞存活机制细胞凋亡和细胞存活是细胞内常见的两种相反的生理现象。
细胞凋亡是指细胞主动死亡,而细胞存活是指细胞在一定条件下保持正常功能和活力。
细胞凋亡和细胞存活是细胞生命过程中不可或缺的两种机制,它们在维持组织和器官的正常结构与功能方面发挥着重要作用。
一、细胞凋亡的机制细胞凋亡是一种高度有序的细胞死亡程序,通过调控一系列的细胞信号通路来控制细胞死亡的过程。
以下是细胞凋亡的主要机制:1.信号转导通路细胞凋亡的信号转导通路包括两个主要的途径:内源性途径和外源性途径。
内源性途径主要通过细胞内信号分子,如细胞色素C的释放和线粒体呼吸链的受损来引发细胞凋亡。
外源性途径则是通过外界环境信号的作用来诱导凋亡。
2.调控蛋白细胞凋亡的过程中,多种调控蛋白发挥着重要作用,例如,Bcl-2家族蛋白和caspase家族蛋白。
Bcl-2家族蛋白包括抑制凋亡的成员(如Bcl-2和Bcl-xL)以及促进凋亡的成员(如Bax和Bad)。
caspase 家族蛋白则是细胞凋亡的核心执行者,主要包括caspase-3和caspase-9。
3.凋亡信号细胞凋亡信号可以由多种因素产生,如DNA损伤、缺氧、毒物刺激等。
这些信号能够激活细胞凋亡通路中的相关分子,最终导致细胞死亡。
二、细胞存活的机制细胞存活是指细胞维持正常功能和活力的状态。
以下是细胞存活的主要机制:1.细胞增殖细胞存活的关键是细胞能够进行正常的增殖,维持组织和器官的正常结构和功能。
细胞增殖受到多种因素的调控,包括细胞周期调控蛋白、细胞生长因子等。
2.应激反应细胞在受到外界环境压力和内源性损伤刺激时,可以通过应激反应来维持存活。
应激反应包括细胞自噬、细胞修复、细胞逆境应激蛋白的激活等。
3.细胞信号网络细胞存活还受到多种信号网络的调控,例如细胞周期信号通路、细胞凋亡信号通路、细胞分化信号通路等。
这些信号网络相互作用,使细胞能够适应环境和维持正常存活。
三、细胞凋亡与细胞存活的相互作用细胞凋亡和细胞存活是密切相关的两种机制,它们相互作用,共同维持着生物体的正常发育和功能。
细胞信号传导和细胞凋亡的机制研究

细胞信号传导和细胞凋亡的机制研究细胞信号传导是细胞内外信息传递的过程,调节细胞的生理功能和适应环境变化。
细胞凋亡是维持体内细胞内环境平衡的一种机制,细胞自身主动死亡,以清除受损细胞或过多的细胞。
细胞信号传导和细胞凋亡密切相关,了解细胞信号传导和细胞凋亡的机制对于深入理解细胞生物学以及疾病治疗具有重要意义。
细胞信号传导通过一系列分子间的相互作用和化学反应实现。
分子信号物质可通过细胞表面受体与配体结合触发信号传导通路。
广义上,信号可以分为内源性信号和外源性信号。
内源性信号可以是细胞内部产生的,如细胞自身的代谢产物;外源性信号则来自外界的信号分子,例如激素、生长因子等。
不同的细胞类型和功能状态会有特异的信号通路。
基本的细胞信号传导通路包括三个主要步骤:信号传递、信号放大和信号转导。
细胞信号通路的传递分为直接和间接两种方式。
直接传递是指信号分子直接与其受体结合,触发信号传导通路,其中一种常见的方式是通过离子通道介导,细胞通过特定的离子在细胞膜上产生电位变化。
间接传递需要通过信号分子与膜上受体或细胞内结构相互作用,进而激活下游分子或通路。
例如,细胞表面的受体酪氨酸激酶可以被激活,启动磷酸化级联反应,引发一系列的细胞内信号传递。
信号的传导通路会扩散和放大信号的强度,确保细胞能够对外界刺激做出恰当反应。
在正常生理条件下,细胞凋亡是维持组织和器官健康的重要过程之一、细胞凋亡中的一系列事件包括细胞质和核的收缩,细胞膜的破裂和DNA的降解。
细胞凋亡的机制主要有两种途径:内源途径和外源途径(也称为死亡受体途径)。
内源途径主要是通过线粒体释放细胞色素C和凋亡诱导因子等,引发细胞内酶的激活,最终导致细胞死亡;外源途径主要是通过死亡受体与细胞外信号配体结合,触发细胞内信号传递通路,进而激活凋亡相关分子。
凋亡与细胞增殖和存活之间存在着重要的平衡。
细胞凋亡的过程受到多种因素的调控,包括生长因子、DNA损伤、细胞周期等。
当细胞受到外界的不利刺激时,凋亡激活信号通路开始工作,并激活下游的凋亡调节蛋白,如caspase家族凋亡酶。
《细胞凋亡信号通路》课件

细胞增殖与细胞凋亡的平衡
研究细胞凋亡与细胞增殖之间的平衡关系,理解其在组织发育和肿瘤形成中的作用。
细胞凋亡与自噬的相互作用
探索细胞凋亡与自噬之间的相互影响,揭示其在维持细胞稳态和疾病发展中的作用。
细胞凋亡与细胞信号转导通路的关系
解析细胞凋亡与其他信号转导通路之间的联系和相互作用,为药物研发提供新的靶点。
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肿瘤细胞通过抑制细胞凋亡信号通路,逃逸机体免疫监视,实现恶性增殖。
细胞凋亡信号通路的异常与肿瘤的发生、发展密切相关,为肿瘤的诊断和治疗提供了新的思路。
针对肿瘤细胞中细胞凋亡信号通路的异常,开发新型抗肿瘤药物和治疗策略,具有重要的临床意义。
神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等,其发病机制与细胞凋亡信号通路的异常密切相关。
神经元细胞的凋亡是神经退行性疾病发生发展的重要病理过程,对神经元细胞的保护和凋亡的抑制是治疗神经退行性疾病的重要方向。
研究细胞凋亡信号通路在神经退行性疾病中的作用,有助于深入理解疾病的发病机制,为治疗提供新的思路和方法。
心肌细胞的凋亡可以导致心肌功能减退、心室重构等病理改变,进一步加重心血管疾病的发展。
细胞凋亡的调控机制
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基因突变与细胞凋亡
基因突变可以影响细胞凋亡的敏感性,一些基因的突变可以促进或抑制凋亡过程。
基因组稳定性与细胞凋亡
基因组的稳定性对于细胞的生存和凋亡具有重要意义,某些基因与维持基因组稳定性相关,从而影响细胞凋亡。
基因表达调控
基因表达的改变是细胞凋亡的重要调控方式之一,某些基因在凋亡过程中被激活或抑制,从而影响细胞命运。
线粒体通路概述:线粒体通路是一种由线粒体释放的凋亡相关分子介导的凋亡信号转导通路。当细胞受到某些刺激时,线粒体会释放出凋亡相关分子,如细胞色素C和Smac等,这些分子会进一步激活下游的caspase级联反应,导致细胞凋亡。
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细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式,通过严格的信号转导通路进行调控。
这些信号通路包括内部和外部因素的相互作用,保证了细胞在正常生理过程中的准确调控和维持。
本文将从多个角度探讨细胞凋亡调控相关的信号转导通路。
1.细胞凋亡的触发因子细胞凋亡的触发因子通常包括外部因素和内部因素。
外部因素如细胞外环境的压力、缺氧、药物等,会导致细胞内信号转导通路的改变,从而触发细胞凋亡。
内部因素如DNA损伤、细胞内蛋白异常等也能引发细胞凋亡的启动。
2.细胞凋亡的信号传导通路细胞凋亡的信号传导通路主要包括线粒体途径、死亡受体途径和内源性途径。
线粒体途径是最为经典的细胞凋亡信号通路,主要通过释放线粒体内的细胞色素C、激活半胱氨酸蛋白酶等来引发细胞凋亡。
死亡受体途径则是通过死亡受体家族成员的激活,启动半胱氨酸蛋白酶级联反应,最终导致细胞凋亡。
内源性途径则是一些内部因子如p53、Bcl-2家族蛋白等的参与,调控细胞凋亡的发生。
3.细胞凋亡的调控因子细胞凋亡的调控因子主要包括抑制因子和促进因子。
Bcl-2家族蛋白是细胞凋亡最为重要的抑制因子,其通过调控线粒体膜通透性来抑制细胞凋亡的进行。
而促进因子如Caspase蛋白家族则是细胞凋亡的主要执行者,其在细胞凋亡的各个阶段起着关键作用。
4.细胞凋亡在疾病中的作用细胞凋亡在多种疾病中起着重要作用,包括癌症、神经退行性疾病等。
在癌症中,细胞凋亡的抑制常常导致肿瘤细胞的无限增殖,而在神经退行性疾病中,细胞凋亡的过度可能导致神经细胞的大量死亡。
5.未来的研究方向细胞凋亡调控相关的信号转导通路是一个复杂而又精彩的领域,未来的研究方向包括寻找新的调控因子、探索细胞凋亡与其他细胞死亡方式的关系、开发新的治疗策略等。
这些研究将有助于我们更深入地理解细胞凋亡的机制,为相关疾病的治疗提供新的思路和方法。
细胞凋亡调控相关的信号转导通路是一个重要的研究领域,深入研究这些信号通路的调控机制将有助于我们更好地理解细胞凋亡的发生和发展过程,为相关疾病的预防和治疗提供理论基础和实践指导。
植物细胞凋亡信号转导通路

植物细胞凋亡信号转导通路植物细胞凋亡是一种重要的自毁程序,对于植物生长、发育和响应环境胁迫等过程具有关键作用。
细胞凋亡信号转导通路是调控植物细胞凋亡的关键机制。
本文将介绍植物细胞凋亡信号转导通路的研究进展。
一、引言细胞凋亡是一种由内部因素或外部刺激引起的程序性细胞死亡过程,与植物的发育、生长和逆境响应密切相关。
在过去的几十年中,研究人员对于植物细胞凋亡的机制有了较为全面的认识,揭示了一系列信号转导通路在植物细胞凋亡中的重要作用。
二、植物细胞凋亡的特点植物细胞凋亡与动物细胞凋亡有一定的差异。
植物细胞凋亡主要表现为细胞核和细胞质的形态学改变,膜的破裂和DNA降解等。
与此同时,植物细胞凋亡的信号转导通路也与动物细胞凋亡有所不同。
三、植物细胞凋亡信号转导通路植物细胞凋亡信号转导通路包括多个蛋白质分子、激酶和信号分子等,它们相互作用、协同调控,共同参与植物细胞凋亡的调控网络。
目前已经发现的凋亡信号转导通路主要有以下几个重要组成部分:1. 蛋白质激酶家族蛋白质激酶家族在植物细胞凋亡信号转导通路中起到重要作用。
其中,MAPK(Mitogen Activated Protein Kinase)家族是一个重要的调节因子,参与调控多个植物细胞凋亡过程。
2. 激素信号激素信号在调控植物细胞凋亡中也发挥着重要的作用。
例如,乙烯、脱落酸和水杨酸等激素通过信号传导通路调控植物细胞凋亡过程。
3. 可溶性蛋白质参与者可溶性蛋白质参与者在植物细胞凋亡信号转导通路中扮演着重要角色。
这些蛋白质通过与其他蛋白质的相互作用,参与植物细胞凋亡过程的调控。
四、植物细胞凋亡的调控网络植物细胞凋亡的调控网络是一个复杂的系统,包括多个通路和信号分子之间的相互作用和调控。
通过研究这些通路和信号分子的功能和相互关系,可以揭示植物细胞凋亡的调控机制,为植物的生长、发育和抗逆提供理论基础。
五、植物细胞凋亡研究的前景随着分子生物学和生物技术的发展,对于植物细胞凋亡的研究也得以迅速推进。
细胞凋亡的相关信号通路解析

细胞凋亡的相关信号通路解析细胞凋亡是机体内部细胞自我调节的一种重要机制,它参与了多种生理、病理过程的调节。
细胞凋亡现象的产生,往往与一系列的信号通路密切相关。
下面,我们将对与细胞凋亡相关的信号通路进行深入的解析。
1.肿瘤坏死因子(TNF)信号通路TNF是一种对于多种细胞类型具有强调节作用的细胞因子。
它通过结合细胞膜上的TNF受体,使得肌动蛋白的聚合及伸长促使其内部的死亡域与FADD(死亡受体结构域)结合,进而形成死亡信号复合物I,引发细胞的凋亡。
2.过氧化物酶体增生物(Peroxidase proliferator-activated receptor)信号通路PPARs是一种滋养素受体类似的受体、核黄素质激活因子,是一类与脂肪代谢密切相关的核转录因子。
研究表明,在细胞凋亡过程中,PPARs通路被激活,通过调控多种细胞信号通路,如抑制ABCA1和S1P的表达等,从而促使细胞发生凋亡。
3.磷脂酸信号转导通路磷脂酸信号转导通路包括红细胞Xe-63磷酸酰肌醇3激酶(PI3K)、蛋白激酶B(AKT)等信号分子,能够介导细胞的增殖、存活、分化及凋亡。
在细胞凋亡过程中,PI3K/AKT通路可能会被抑制或者受损,从而加速细胞的凋亡。
4.线粒体途径线粒体途径是细胞凋亡的常见途径。
在细胞凋亡过程中,半胱氨酸蛋氨酸酰化酶(Caspase)能够调控线粒体的膜电位和导致损伤,从而导致线粒体的释放,释放出的线粒体产生信号分子,如细胞色素c、APOPT1等,进而启动细胞凋亡的程序。
5.特异性脂肪肝X受体(FXR)信号通路FXR是一种与肝脏疾病相关的核受体,研究表明,FXR信号通路与细胞凋亡密切相关。
FXR同样可以促进细胞凋亡,同时也可以在细胞死亡后通过TGFB信号通路来调控细胞的再生。
在总结上述的信号通路之后,我们可以发现,这些信号通路都是通过调控多种细胞分子,如结构蛋白、酶和膜蛋白的功能来达到调控细胞凋亡的目的的。
同时,这些不同的信号通路之间也有很多相互作用,相互影响的关系。
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细胞凋亡信号转导通路研究细胞凋亡(apoptosis)是一种正常的生理性细胞死亡,它是在各种细胞因子的参与和严格控制下,有步骤的裂解过程,是为了维持机体内环境的稳定。
细胞凋亡不足引起的疾病有肿瘤、自身免疫病等;凋亡过度引起的疾病有心肌缺血、心力衰竭、神经退行性疾病、病毒感染等;动脉粥样硬化是由于细胞凋亡过度与不足并存引起的疾病。
由于细胞凋亡和这些重大疾病紧密相连,近些年来被广泛关注。
研究最多的主要是细胞凋亡过程中的蛋白因子和通路。
目前,凋亡通路一般认为有3条:死亡受体、线粒体和内质网通路。
标签:凋亡;caspases;死亡受体;线粒体;内质网1死亡受体通路死亡受体是一类跨膜蛋白,属肿瘤坏死因子受体(TNFR)超家族,该家族也被称为神经生长因子受体(NGFR)超家族。
已知的死亡受体有TNFRI、Fas、DR3、DR4和DR5、CAR1。
其相应的配体分别为TNF、FasL、Apo-3、Apo-2L、ASLV,这些配体构成了TNF超家族。
它们由胞外区,跨膜区和胞内区组成,死亡受体与相应的配体结合后,可以通过一系列的信号转导过程,将凋亡信号传向细胞内部,最终引起caspases级联反应,引起细胞凋亡。
1.1 Fas/FasL介导的細胞凋亡FasL与Fas结合后,诱导Fas分子聚集成三聚体,通过Fas胞浆内死亡结构域DD与适配蛋白FADD结合,FADD的死亡效应结构域DED连接caspase-8的DED部分,形成死亡诱导信号复合体DISC,caspase-8经过加工以活性形式从DISC中释放出来。
活化的caspase-8 可以绕开线粒体直接激活caspases家族其他成员caspase-3、6、7等引起细胞凋亡。
目前,caspase-8激活下游的caspases诱导凋亡主要存在两种信号通路,这两种途径的激活主要由caspase-8的量决定:当DISC中caspase-8足量时,通过第一条信号途径,激活caspase-3、6、7,引起细胞裂解而凋亡;而当caspase-8少量时,通过第二条信号途径,caspase-8将胞浆中bcl-2家族的促凋亡蛋白分子bid裂解成一个含BH3结构域的tBid和一个小片段jBid[1]。
tBid被运送到线粒体,与Bcl-2/Bax 的BH3结构域形成复合物,导致CytC释放,并与Apaf-1结合并活化Apaf-1激活caspase-9,随之激活caspase-3等引起凋亡。
最新的研究表明,Fas的DD结构域还可以直接结合DAXX,激活JNK途径引起细胞凋亡。
Fas/FasL细胞凋亡最重要的不同就是没有细胞核的参与和基因的活化。
1.2 TNFR1/TNF-α介导的细胞凋亡TNFR1含有3个功能域C端死亡域、ASD 和NSD,前两者在凋亡中起重要作用。
生理条件下,跨膜形式和可溶性TNF-α前体都是以三聚体的形式发挥作用的。
TNF-α三聚体与TNFR1相互交联后诱导TNFR1的DD区聚集。
TNFR1的DD区与TRADD的DD区相互作用,引起细胞裂解而凋亡或者导致线粒体释放CytC和Smac,活化线粒体凋亡途径。
TRADD还可直接与TANK结合,激活JNK途径引起细胞凋亡。
在TNF-α的作用下,内质网Ca2+大量释放入胞浆激活calpain,通过内质网途径导致细胞凋亡[2]。
1.3 DR3、DR4和DR5介导的细胞凋亡DR3是一个含有死亡结构域的细胞因子受体,它和TRADD、TRAF2、FADD、RIP和FLICE等都能够结合,并通过它们转导信号诱导细胞凋亡。
DR3还可引起与TNFR1类似的NF-κB激活和细胞凋亡。
同样与TNFR1类似,DR3通过TRADD、TRAF2和RIP激活NF-κB,也可通过TRADD、FADD和caspase-8诱导细胞凋亡[3]。
DR4或DR5的过度表达都能直接诱导细胞凋亡。
DR4和DR5含有一个死亡区域DD,可以结合TRAIL相关配体,形成DISC复合物引起细胞凋亡[4]。
2线粒体通路在凋亡信号的刺激下,线粒体膜间隙的CytC、AIF、Smac/Diablo、Omi/HtrA2、Endo G等释放出来诱导细胞凋亡[5]。
2.1 CytC 凋亡时CytC从膜间隙释放到胞浆,在ATP/dATP存在的情况下,CytC与Apaf-1形成多聚复合体,通过Apaf-1 N端的Caspase募集结构域CARD 募集胞质中的caspase-9,并使其活化导致细胞凋亡[6]。
2.2 AIF 凋亡诱导因子AIF从膜间隙释放出来,转移到细胞核,直接诱导染色质凝集和DNA片断化,引起细胞凋亡。
另外AIF可以促进线粒体释放CytC 和caspases级联反应,降低线粒体内膜△Ψm[7]。
AIF 自身并不具有核酸内切酶活性,许多研究表明AIF 可能与Endo G 或其它核酸内切酶协同作用,诱导细胞凋亡。
可见AIF 在CytC/caspases 凋亡途径上游发挥了促凋亡作用。
2.3 Smac Smac的线粒体定位信号肽在凋亡时被切除,形成有活性的Smac,通过A VPI的4个疏水氨基酸残基与IAP家族成员的BIR2,BIR3结构域结合,解除IAPs对caspase-3、9等的抑制作用促进细胞凋亡[8]。
Smac可被caspase8-tBid-bax的级联反应激活并迅速释放到胞质,与XIAP结合并消除对caspase-3的抑制作用,引起细胞凋亡[9]。
此外,Bax、Bak和Bid能够增加线粒体膜的通透性促进Smac的释放[10]。
2.4 Endo G和Omi/HtrA2 Endo G从膜间隙释放入胞质,转位至细胞核,切割细胞核染色质DNA,产生以核小体DNA长度为基数的DNA片段,直接导致细胞凋亡[11]。
Omi/HtrA2是一种广泛表达的线粒体丝氨酸蛋白酶,从膜间隙释放出来通过氨基末端片段A VPI与XIAP,c-IAP1的BIR2或BIR3结构域结合,激活下游caspases级联反应引起细胞凋亡。
2.5 Bcl-2家族Bcl-2家族包括Bcl-2、Bcl-xl和Bak、Bax、Bik、Bid等抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白。
在细胞凋亡过程中,含有BH3结构域的Bid、Bad、Bim、Noxa被激活与Bax亚家族成员Bax,Bak等结合并寡聚化Bax,Bak,寡聚化Bax,Bak插入线粒体膜使其通透性改变,跨膜电位丢失,释放CytC和其他蛋白等。
线粒体上的转录因子p53与Bak、Bax直接相互作用,解除Bak与Mcl-1的结合,使Bak中的BH3结构域外露并寡聚化,从而引起凋亡[12];此外,这种相互作用还引起Bak、Bax多聚化[13]导致线粒体通透性改变,使各种促凋亡因子释放到细胞质中。
此外,Bcl-2家族蛋白通过与线粒体通透性转变孔道中的ANT和VDAC结合,调控MPTP开放,促进线粒体膜间蛋白的释放引起凋亡。
3内质网(ER)通路研究表明,ER应激(ERS)在细胞凋亡中非常重要。
ERS指由于某种原因使细胞ER生理功能发生紊乱的一种亚细胞器病理状态。
如果ER功能持续紊乱,凋亡信号分子caspase-12、CHOP/GADD153、JNK、caspases以及Bcl-2 家族等[14]将被激活而引起细胞凋亡。
3.1 CHOP凋亡通路ER通过增强蛋白质折叠能力、停滞大多数蛋白质的翻译、加速蛋白质的降解等来调节细胞损伤,恢复细胞功能,这些反应都称为未折叠蛋白应答(UPR)。
UPR发生时,①活化的JNK激活c-Jun、p38 MAPK并上调CHOP,导致Bax/Bak寡聚化及caspases的激活而引起细胞凋亡。
②持续的ERS诱发ER中的PERK活化产生ATF4,IRE1又可直接上调CHOP来控制PERK 信号通路,从而加速翻译进程,引起细胞凋亡。
③ER中的ATF6蛋白被活化产生p50ATF6,通过上调XBP1和CHOP促使细胞凋亡。
此外,IRE1又可直接上调CHOP来控制PERK凋亡通路。
3.2 caspases通路Caspase-12、8L特异性存在于ER 外膜,它在死亡受体或线粒体凋亡途径中不被活化。
生理状态下,Caspase-12与其他的caspases都是以无活性的酶原形式存在。
ERS时,①胞内Ca2+升高,引起胞质中calpain的活化,导致细胞凋亡。
②ERS直接导致caspase-12与TRAF2分离,引起caspase-12活化。
③caspase-7直接与caspase-12形成复合物,切割caspase-12,使之活化引起细胞凋亡。
另外,caspase-8L选择性地募集BAP31并被激活,激活的caspase-8L 剪切BAP31 产生一个20 ku 片段,该激活的片段诱导ER 释放Ca2+,导致线粒体PTP孔开放,引起CytC的释放以及线粒体的分裂[15]。
4展望细胞凋亡通路既相互独立又相互联系、相互影响,凋亡最终都引起caspases 的激活,但caspases基因敲除后细胞凋亡仍然存在,说明细胞凋亡存在代偿途径。
研究细胞凋亡的通路,调控机制及其相互之间的关系,对靶向治疗凋亡引起的肿瘤、自身免疫病、心肌缺血、心力衰竭、神经退行性疾病、病毒感染、动脉粥样硬化等疾病有重大的意义。
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