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细胞凋亡及信号通路详解(收藏)

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-01 18:26
tags:

-

2021年2月1日发(作者:梅宝)


内质网主导的细胞凋亡



1.


细胞凋亡的概念



2.


细胞凋亡的分类



2.1


细胞凋亡的内部线粒体途径



2.2


细胞凋亡的内部内质网途径



2.3


细胞凋亡的外部死亡受体途径



1.


细胞凋亡的概念



细胞凋亡是指机体在生理或病理条件下,


为了维持自身内环境的稳态,


通过基因调控使细胞产生主动、


有序的死亡;同时伴随着一系列形态和生 化方面的变化,包括核固缩、


DNA


片段化、细胞膜重塑和起泡 、


细胞皱缩、形成凋亡小体等,最后凋亡的细胞被巨噬细胞吞噬而消亡。细胞凋亡是细胞 为了更好地适应其


内外环境而引发的死亡过程,它是一种正常的细胞死亡,涉及一系列基 因的激活、表达及调控等。在细胞


凋亡整个过程中,质膜保持完整,细胞无内容物外溢, 不引起炎症反应。




2.


细胞凋亡的分类



凋亡发生的途径分为


内源性线粒体途径、内源性内质网途径、外源性死亡受体< /p>


途径;或者某些条件下



granzym e B


介导的凋亡过程。




2.1


细胞凋亡的内部线粒体途径



细胞凋亡的内部线粒体途径:当细胞受到内部凋亡刺激因子作用,如癌基因的活化


DNA


损伤、细胞


缺氧、细胞生长因子缺失等 ,可激活细胞内部线粒体凋亡途径,引起细胞凋亡;内部线粒体凋亡途径也可


以被死亡配 体所激活。在该途径中,


Bcl-2


家族蛋白通过调节膜电位从 而控制线粒体外膜通透性。



2.1.1Bcl-2


家族



Bcl-2


家族蛋白是控制线粒体相关的凋亡因子释放的主要调节因子。


根据它们在细胞凋亡中的作用可分


为两类:促凋亡蛋白和抗凋亡 蛋白,其中促凋亡蛋白还可以分为具有


BH1-3


结构域的蛋白 和只具有


BH3


结构域的蛋白。促凋亡蛋白成员中的

< p>
Bak


以及抗凋亡蛋白成员如


Bcl-2



Bcl-xL


等主要存在于线粒体膜上;


其他成员如


Bid



Bad


主要存在于胞质中。


Bax


一 般存在于胞质中,当接收到凋亡信号时,


Bax


重新定位于


线粒体表面,在线粒体表面构成跨线粒体膜的孔,导致膜电位降低,膜通透性增加,从而释放 凋亡因子。



目前关于


Bax



Bak


的激活方式,存在两种假说:直接激活 模式和间接激活模式。间接激活模式:在


一般情况下,


Bax< /p>



Bak


的活性是被抗凋亡蛋白所抑制的 。当


BH3-only


的家族成员接收到凋亡信号后,抑


制抗凋亡蛋白的活性,从而间接激活


Bax



Bak


的活性。




直接激活模式:


BH3-only< /p>


蛋白分为激活蛋白和激敏蛋白。未接受凋亡信号的激活蛋白和抗凋亡蛋白结


合抑制激活蛋白激活


Bax



Bak


,当接收到凋亡信号时,激敏蛋白与抗凋亡蛋白相结合释放出激活蛋白,激


活蛋白直接激活


Bax


Bak


的活性。




总之,


Bcl-2


家族蛋白在细胞凋亡过程中由其促 凋亡成员和抗凋亡成员之间的协同作用,


通过线粒体途


径共同决 定细胞是否进入凋亡程序。



2.1.2


线粒体介导的凋亡过程


< /p>


当线粒体的膜电位下降,线粒体膜通透性增加,线粒体内促凋亡因子(例如:


Cyt C



AIF



SMAC/DIABLO



HTRA2/O MI



ENDOG


)释放到胞质中。< /p>


Cyt


C


释放到胞内以后,与


Apaf-1


相互作用,在


ATP

< p>


dATP


的协助下形成凋亡复合体,凋亡复合体 通过招募并激活


Pro-Caspase9


,形成


Caspase9


全酶。


Caspase9


全酶进一步激活效应


Caspase3



Caspase7



启动

Caspase


级联反应,


切割细胞中如

< br>α


-tubulin



Acti n



PARPA


Lamin


等超过


100


种的底物 ,最终导致细胞凋亡。




凋亡抑制蛋 白(


IAPs


)可以抑制


Caspas e3



Caspase7


激活,从而抑 制细胞凋亡。


SMAC/DIABLO



HTRA2/OMI


从线粒体释放到胞内后与


IAPs


结合后,解除


IAPs


的抑制作用从而间接促 进凋亡。



随着线粒体膜电位的改变,释放到胞内的还有


AIF



ENDOG


。随后


AIF



ENDOG

< p>
会被转运至细胞核。


AIF


ENDOG


引起细胞核中的染色体凝聚和


DNA

< p>
片段化,从而导致细胞凋亡。




线粒体介导的凋亡




2.2


细胞凋亡的内部内质网途径


< /p>


内质网是蛋白质合成的主要加工厂,也是


Ca

2+


重要的储存库。因此,内质网在维持细胞


Ca


2+


离子的稳


定、蛋白的合成、加工中起到关键 性作用。内质网腔内


Ca


2+


离子失衡 、错误折叠或未折叠蛋白增多,则会


引起内质网的应激反应


(< /p>


endoplasmic reticulum stress



ERS




内 质网应激反应可减少细胞中蛋白质的合成、


增加蛋白正确折叠、维持

Ca


2+


稳态,但过度的应激反应会触动细胞内的凋亡信号 ,促使细胞凋亡。



2.2


未正确折叠蛋白介导的细胞凋亡



在真核生物体内,为正确折叠蛋白反应


(unfolded protein response



UPR)


是细胞对抗内质网应激的一种


重要的自我保护机制。当细胞中出现长时间或高强 度的


UPR


时,三种内质网上的跨膜蛋白


PERK



IREI



ATF6


在发挥修复作用的同时,也可以同时启动由


ERS


介导的三种细胞凋亡途径。



2.2.1.1PERK


信号通路


< /p>


PERK


是分布于内质网膜上的一种蛋白激酶。当蛋白正常折叠时 ,其与分子伴侣如


BIP/GRP78


相结合

< br>形成稳定的复合物;


当有蛋白未正常折叠时,


未正确折叠 的蛋白与


BIP/GRP78


相结合,


竞争性干扰


Bip


/


Grp78



PERK


的相互作用。释放的

< p>
PERK


通过低聚化和反向自身磷酸化的方式被活化,活化的


PERK


可以使翻


译起始因子


2


的α亚单位(


eIF-



)磷酸化。在应激反应的早期磷酸化的


eIF2α

抑制蛋白质的翻译与合成,


减轻内质网中蛋白折叠的负荷量,从而对细胞起到保护作 用;随着应激反应时间和强度的增加,磷酸化的


eIF-


2α< /p>


诱导激活转录因子


ATF4


的转录表达,


ATF4


可以促进凋亡信号分子


CHO P/ GADD153


的表达,


进而


促 进细胞凋亡。




2.2.1.2IREI


信号通路


< /p>


IREI


是分布于内质网膜上的另一种蛋白激酶。该信号通路的激 活方式与


PERK


的激活方式相同。当未


正常折叠蛋白在内质网中累积时,


IREI


-BIP/GRP 78


复合物解离,释放的


IREI


寡聚 化和反向自身磷酸化后被


激活;激活的


IREI


可以传导细胞存活信号和细胞凋亡信号。在凋亡的过程中,激活的


IRE1


招募胞浆调节


蛋白


TRAF-2

< p>
,间接招募和激活


c



J un N


端激酶,激活的


c



Jun N


端激酶通过磷酸化抑制


Bcl-2< /p>


家族中抑


制凋亡蛋白的活性,


促进蛋白凋 亡;


另一方面激活的


TRAF-2


同时 激活


Caspase12



启动


Caspase


级联反应,


介导细胞凋亡;此 外


IRE1


还具有核糖核酸酶活性,切割


XBP1mRNA


,促进


XBP1mRNA

< br>成熟,增强分子


伴侣蛋白和


CHO


的转录表达,从而促进细胞凋亡。




2.2.1.3ATF6


信号通路


< /p>


ATF6


是内质网膜上的


II

< p>
型跨膜蛋白。


ATF6



N


端胞内区域包含了


b-ZIP



DNA


转录激活域和核定


位信号。


在非应激状态下,


以酶原的形式分布于内质网膜上。

当在内质网应激状态下,


ATF6


以囊泡的方式

< p>
向高尔基体转移。在高尔基体中被


S1P



S2P


剪切激活,然后再核定位信号的牵引下迁移至细胞核,在细< /p>


胞核中诱导包括


CHOP/ GADD153


在内的内质网应激基因的转录表达。




PERK



IRE1



ATF6


三条信号通路均可 对诱导产生


CHOP/GADD153



CHOP/GADD153


的激活是内质


网应激反应的直接结 果,


CHOP/GADD153


在生长停止和细胞死亡中起到重 要作用。


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本文更新与2021-02-01 18:26,由作者提供,不代表本网站立场,转载请注明出处:https://www.bjmy2z.cn/gaokao/594419.html

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