XIBAO演示文稿課件

細(xì)胞凋亡的分子機制

細(xì)胞凋亡的過程及機制細(xì)胞凋亡的過程大致可以分為以下幾個階段：

接受凋亡信號→凋亡調(diào)控分子間的相互作用→蛋白水解酶的活化(saspase)→進入連續(xù)反應(yīng)過程

㈠凋亡的啟動階段

細(xì)胞凋亡的啟動是細(xì)胞在感受到相應(yīng)的刺激后胞內(nèi)一系列控制開關(guān)的開啟或關(guān)閉，不同的外界因素啟動凋亡的方式不同，所引起的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)也不相同，客觀上說對細(xì)胞凋亡過程中信號傳遞系統(tǒng)的認(rèn)識還是不全面的，目前比較清楚的通路主要有：(1)細(xì)胞凋亡的膜受體通路(2)細(xì)胞色素C釋放和Caspases激活的生物化學(xué)途徑

(1)細(xì)胞凋亡的膜受體通路：

各種外界因素是細(xì)胞凋亡的啟動劑，它們可以通過不同的信號傳遞系統(tǒng)差傳遞凋亡信號，引起細(xì)胞凋亡，我們以F as-Fasl為例：Fas是一種跨膜蛋白，屬于腫瘤壞死因子超家族成員，它與Fasl結(jié)合可以啟動凋亡信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)引起細(xì)胞凋。它的活化包括一系列步驟：首先配體誘導(dǎo)受體三聚體化，然后在細(xì)胞膜上形成凋亡誘導(dǎo)復(fù)合物，這個復(fù)合物包括帶有死亡結(jié)構(gòu)域的Fas相關(guān)蛋白FADD。Fas又稱CD95，是由325個氨基酸組成的受體分子，F(xiàn)as一旦和配體Fasl結(jié)合，可以通過Fas啟動致死性信號轉(zhuǎn)到，最終引起細(xì)胞一系列特征性變化，使細(xì)胞死亡。Das作為一種普通表達(dá)的受體分子，可出現(xiàn)于多種細(xì)胞表面，但Fasl表達(dá)卻有其特點，通常只出現(xiàn)于活化的T細(xì)胞和NK細(xì)胞表面，因而已被活化的殺傷免疫細(xì)胞能夠有效地以凋亡途徑置靶細(xì)胞于死地。

(2)細(xì)胞色素C釋放和Caspases激活的生物化學(xué)途徑：

線粒體是細(xì)胞生命活動控制中心，它不僅是細(xì)胞呼吸鏈和氧化磷酸化的中心，而且是細(xì)胞凋亡的控制中心。實驗表明細(xì)胞色素C從線粒體釋放是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵步驟。釋放到細(xì)胞漿的細(xì)胞色素C在dATP存在的條件下能與凋亡相關(guān)因子1（apaf-1）結(jié)合，使其形成多聚體，并促進Caspases-9與其結(jié)合形成凋亡小體，Caspases-9被激活，被激活的Caspases-9能激活其它的Caspases如Caseases-3等，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。此外，線粒體還釋放凋亡誘導(dǎo)因子，如AIF，參與激活Caspases,可見凋亡小體的相關(guān)組份存在于正常細(xì)胞的不同部位。促凋亡因子能誘導(dǎo)細(xì)胞色素C釋放和凋亡小體形成。很顯然，細(xì)胞色素C從線粒體釋放的調(diào)節(jié)是細(xì)胞凋亡分子機理研究的關(guān)鍵問題。多數(shù)凋亡刺激因子通過線粒體激活細(xì)胞凋亡途徑。有人認(rèn)為受體介導(dǎo)的凋亡途徑也有細(xì)胞色素C從線粒體的釋放。如對Fas應(yīng)答的細(xì)胞中，一類細(xì)胞（type-1）中含有足夠的光、胱解酶（caspases-8）可被死亡受體活化而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。在這類細(xì)胞中高表達(dá)Bcl-2并不能抑制Fas誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。在另一類細(xì)胞（type2）如肝細(xì)胞中，F(xiàn)as受體介導(dǎo)的胱解酶8活化不能達(dá)到很高的水平。因此這類細(xì)胞中的凋亡信號需要借助凋亡的線粒體途經(jīng)來放大，而Bid--一種僅含有BH3結(jié)構(gòu)域的Bcl-2家族蛋白是將凋亡信號從胱解酶8向線粒體傳遞的信使。

㈡凋亡的執(zhí)行階段

盡管凋亡過程的詳細(xì)機制尚不完全清楚，但是已經(jīng)確定Caspase即半胱天冬蛋白酶在凋亡過程中是起著必不可少的作用，細(xì)胞凋亡的過程實際上是Caspase不可逆有限水解底物的級聯(lián)放大反應(yīng)過程，到目前為止，至少已有14種Caspase被發(fā)現(xiàn)。參與誘導(dǎo)凋亡的Caspase分成兩大類：啟動酶（inititaor）和效應(yīng)酶（effector）它們分別在死亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的上游和下游發(fā)揮作用。

Caspase活化機制

Caspase的活化是有順序的多步水解的過程，Caspase分子各異，但是它們活化的過程相似。首先在caspase前體的N-端前肽和大亞基之間的特定位點被水解去除N-端前肽，然后再在大小亞基之間切割釋放大小亞基，由大亞基和小亞基組成異源二聚體，再由兩個二聚體形成有活性的四聚體。去除N-端前肽是Caspase的活化的第一步，也是必須的，但是Caspase-9的活化不需要去除N-端前肽，Caspase活化基本有兩種機制，即同源活化和異源活化，這兩種活化方式密切相關(guān)，一般來說后者是前者的結(jié)果

。1．凋亡抑制物

正?；罴?xì)胞因為核酸酶處于無活性狀態(tài)，而不出現(xiàn)DNA斷裂，這是由于核酸酶和抑制物結(jié)合在一起，如果抑制物被破壞，核酸酶即可激活，引起DNA片段化（fragmentation）?，F(xiàn)知caspase可以裂解這種抑制物而激活核酸酶，因而把這種酶稱為Caspase激活的脫氧核糖核酸酶（caspase-activateddeoxyribonuleaseCAD），而把它的抑制物稱為ICAD。

2．破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)

Caspase可直接破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如裂解核纖層，核纖層（Lamina）是由核纖層蛋白通過聚合作用而連成頭尾相接的多聚體，由此形成核膜的骨架結(jié)構(gòu)，使染色質(zhì)（chromatin）得以形成并進行正常的排列。在細(xì)胞發(fā)生凋亡時，核纖層蛋白作為底物被Caspase在一個近中部的固定部位所裂解，從而使核纖層蛋白崩解，導(dǎo)致細(xì)胞染色質(zhì)的固縮。

除此之外，Caspase還能滅活或下調(diào)與DNA修復(fù)有關(guān)的酶、mRNA剪切蛋白和DNA交聯(lián)蛋白。由于DNA的作用，這些蛋白功能被抑制，使細(xì)胞的增殖與復(fù)制受阻并發(fā)生凋亡。