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凋亡途径
三种凋亡途径:第一种称为外在途径
(extrinsic <
/p>
pathway),
由细胞表面的死亡受体如
Fas
和肿瘤坏死因子受体家族
(tumour
necrosis factor receptor,TNF-R)
< br>引发
;
另一种称为内在途径
(i
ntrinsic
pathway)
或线粒体途径
(mitochondrial
pathway),
由许多应激条件、
化学治疗试剂和药物所起
始
(Nicholson,1999;Denault
和
Salvesen,2003);
第三种途径是内质网应激所导致的<
/p>
caspase-12
的活化
,
从而
导致凋亡
细胞凋
亡的调控涉及许多基因,包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。其中研究较多的有
ICE
、
Apaf-1
、
Bcl-2
、
Fas/APO-1
、
c-myc
、
p53
p>
、
ATM
等。
<
/p>
最早发现人类中与线虫
ced-3
同源的
基因是
ICE
,即:白介素
-1
p>
β
转换酶(
Interleukin-1
β
-converting enzyme
)基因,因
该酶能将白介素前体切割为活性分子,
故名。<
/p>
通过
cDNA
杂交和查找基因组数据库,
在人类细胞中已发现
11
个
ICE
同源物
[2]
,<
/p>
分为
2
个亚族
(
subgroup
)
:
ICE
亚族和
CED-3
家族
,
前者参与炎症反应,
后者参与细胞凋亡,
又分为两类:
一类为执行者
(
ex
ecutioner
或
effector
),如
caspase-3
、
6
p>
、
7
,它们可直接降解胞内的结构蛋白和功
能蛋白,引起凋亡,但不能通过自催化(
autocatalytic
< br>)
或自剪接的方式激活;另一类为启动者(
initia
tor
),如
caspase-8
、<
/p>
9
,受到信号后,能通过自剪接而激活,然后引起
caspase
级
联反应,如
caspase-8
可依次激活
caspase-3
、
6
、
7
。
细胞中还具有
caspa
se
的抑制因子,称为
IAPs
(
p>
inhibitors of apoptosis proteins
),属于一个庞大的蛋白家族。它们能通过
BIR
结构域(
baculovirus IAP repeats domain
)与
caspase
结合,抑制其活性,如
XIAP
。
Apaf-1<
/p>
被称为凋亡酶激活因子
-1
(
apoptotic protease activating factor-1
)
,
在线虫中的同源物为
c
ed-4
,
在线粒体参与的凋亡途径中
具有重要作用,该基因敲除后,小鼠神经细胞过多,脑畸形发育。
Apaf-1
含有
3
个不同的结构域:①
CARD
(
caspase recruitment <
/p>
domain
)结构域,能召集
casp
ase-9
;②
ced-4
同源结构
域,能结合
ATP/dATP
;③
C<
/p>
端结构域,含有色氨酸
/
天冬氨酸重复序
列,
当细胞色素
c
的结合到这一区域后
,能引起
Apaf-1
多聚化而激活。
Apaf-1
具有激活
Caspase-3
的作用,而这一过程又需要细胞
色素
c
(
Apaf-2
)和
caspas
e-9
(
Apaf-3
)参与。
Apaf-1/
细胞色素
c
< br>复合体与
ATP/dATP
结合后,
Apaf-1
就可以通过其
CARD
结构
域召集
caspase-9
,形
成凋亡体(
apoptosome
)
,
激活
caspase-3
,启动
cas
pase
级联反应。
Bcl-2[5
]
为凋亡抑制基因,是膜的整合蛋白,其功能相当于线虫中的
c
ed-9
。现已发现至少
19
个同源物
,它们在线粒体参
与的凋亡途径中起调控作用,能控制线粒体中细胞色素
c
等凋亡因子的释放。
Bc
l-2
家族成员都含有
1-4
个
Bcl-2
同源结构域(
BH1-4
),并且通常有一个羧端跨膜结构域
(transmembrane
region ,TM)
。
其中
BH4
是抗凋亡蛋白所特有的结构域,
BH3
是与促进凋亡有关的结构域。根据功能和结构可将
Bcl-2
基
因家族分为两类(图
15-7
),一类是抗凋亡的(
anti-apoptotic
),如:
Bcl-
2
、
Bcl-xl
、
< br>Bcl-w
、
Mcl-1
;一类
是促进凋亡的(
pro-apoptotic
),如:
Bax
、
Bak
、
p>
Bad
、
Bid
、
Bim
,在促凋亡蛋白中还有一类仅含
BH3
结构,如
Bid
、
Bad
。
虽然
Bcl-2
蛋白存在于线粒体膜、内质网膜以及外核膜上,但主要定位于线
粒体外膜,它拮抗促凋亡蛋白的功能。而大
多数促凋亡蛋白则主要定位于细胞质,一旦细
胞受到凋亡因子的诱导,它们可以向线粒体转位,通过寡聚化在线粒体外膜形成
跨膜通道
,或者开启线粒体的
PT
孔,从而导致线粒体中的凋亡因子释放,激活
caspase
,导致细胞凋亡。
胞质中的促凋亡蛋白可通过不同
的方式被激活,包括去磷酸化,如
Bad
;被
< br>caspase
加工为活性分子,如
Bid
;从结合蛋白上释
放出来,如
Bim
是与微管蛋白结合在一起的。
p>
Fas
又称作
APO-1/CD95
,属
TNF
受体家族。
Fas
基因编码产物为分子量
45KD
的跨膜蛋白,分布于胸腺细胞,激活的
T
和
< br>B
淋巴细胞,巨噬细胞,肝、脾、肺、心、脑、肠、睾丸和卵巢细胞等。
Fas
蛋白与
Fas
配
体结合后,会激活
caspase
,导致
靶细胞走向凋亡。
p53
是一种抑癌基因,其生物学功
能是在
G
期监视
DNA
的完整性。如有损伤,则抑制细胞增殖,直到
DNA
修
复完成。如果
DNA
不能被修复,则诱导其调亡,研究发现丧失
p53
功能的小鼠胸腺细胞对糖皮质激素诱导的调亡反应和正常
细胞相同,而对
辐射诱导的调亡不敏感。
c-myc
在许多人类恶性肿瘤细胞中都发现有
c-myc
的过度表达,
它能促进细胞增殖、抑制分化。
在凋亡细胞中
c-myc
也
是高表达,作为转录调控因子,一方面它
能激活那些控制细胞增殖的基因,另一方面也激活促进细胞凋亡的基因,给细胞两种
选择
:增殖或凋亡。当生长因子存在,
Bcl-2
基因表达时,促进
细胞增殖,反之细胞凋亡。
ATM
(
ataxia
telangiectasia-mutated gene
)是与
DNA
损伤检验有关的一个重要基因。最早发现于毛细血管扩张性共济失调
症患者,人类中大约有
1%
的人是
ATM
缺失的杂合子,表现出对电离辐射敏感和易患癌症。正常细胞经放射处
理后,
DNA
损伤