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Bcl_2家族蛋白与细胞凋亡_付永锋

生 物 化 学 与 生 物 物 理 学 报

ACTA BIOCHIM ICA et BIOPHYS ICA S INICA 2002, 34(4) :389-394

收稿日期 :2001-12-17   接受日期 :2002-01-14

国家教育部留学回国人员基金资助项目 (No . 980418)

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小综述

Bcl -2家族蛋白与细胞凋亡

付永锋   樊廷俊

*

(青岛海洋大学海洋生命学院海洋生物系 , 青岛 266003)

摘要    Bcl -2家族蛋白 是在细胞凋亡过程中起关键性作用的 一类蛋白 质 。 在线 粒体上 , Bcl -2家族蛋 白通过与 其 他凋亡蛋白的协同作用 , 调控线粒体结构与功能 的稳定性 , 发挥着细胞凋亡 “ 主开关 ” 的作用 。 Bcl -2家族包括两类 蛋白质 :一类是抗凋亡蛋白 , 另一类是促凋亡蛋白 。 在细 胞凋亡时 , Bcl -2家族中的促凋亡蛋白成员 发生蛋白质 的 加工修饰 , 易位到线粒体的外 膜上 , 引起细胞色素 c 、 凋亡诱导因子等其他促凋亡因子的释放 , 导致细胞凋亡 ; 而 平时 被隔离在线粒体等细胞器内的该家族的抗凋亡蛋白成 员则抑制 细胞色 素 c 和凋亡 诱导因子 等促凋 亡因子 的 释放 , 具有抑制细胞凋亡的功能 。 但一旦这类抗凋亡蛋白成员与激活的促凋亡蛋 白发生相互 作用后 , 便丧失了 对 细胞凋亡的抑制作用 , 造成线粒体等细胞器的功 能丧失和细胞器内促凋亡因子的释放 , 导致细胞凋亡 。 现以 Bcl -2家族调控细胞凋亡的最新研究进展为基础 , 对 Bcl -2家族成员及其 蛋白质结构 、 分布 和调控细胞 凋亡的 分子机 制 进行综述 。

关键词    Bcl -2家族 ; 细胞凋亡 ; 抗凋亡蛋白 ; 促凋亡蛋白

   细胞凋亡是当今生命科学中最热的研究领域之 一 。 随着研究的逐渐深入 , 发现 Bcl -2家族 蛋白是 在细胞凋亡过程中起重要作用的一类蛋白质 [1]。 目 前已经在哺乳动物 、 线虫和细菌中发现并鉴定出了 Bcl -2家族的 20余种蛋白质 , 根据它们在细胞凋亡 中的作用可分为两类 (表 1) :一类是抗凋亡蛋白 , 包括 Bcl -2、 Bcl -x L 、 Bcl -w 、 M cl -1、 A1、 Boo 和 Ced -9等十余个成员 ; 另一类是促凋亡蛋白 , 包括 Bax 、 Bak 、 Bok 、 Bcl -xS 、 Bid 、 Bad 和 Eg l -1等十 余个 成 员

[2]

Table 1  The Bcl -2family m embers

Type Origin M embers

Anti -apoptotic

M amm alian A1, Bcl -2, Bcl -w , Bcl -xL , Boo ,

M cl -1, NR -13Bacteria BH RF -1, E1B19K , Ks -Bcl -2,

LM W5-HL , ORF16C . elegans

Ced -9

Pro -apoptotic M amm alian

Bad , Bak , Bax , Bcl -rambo , Bcl -xS ,

Bid , Bik , Bim , Blk , BNIP3, Bok , Hrk , Nip3C . elegans

Egl -1

   在无死亡信号刺激时 , Bcl -2家族的大部分抗 凋亡蛋白一般作为细胞器膜 (如线粒体 、 内质网和 核膜 ) 的整合膜蛋白被隔离起来 , 而促凋亡蛋白则 以非活性的形 式定位分布于胞液中或 细胞质骨架 上 。 抗凋亡蛋白 (如 Bcl -2和 Bcl -x L ) 对由呼吸链解 偶联剂所引起的基质贮存 Ca 2+的释放也有抑制作 用 , 能增强 线粒体内 质子的外 排 , 提高线 粒体对 Ca 2+的缓冲能力 , 并对线粒体通透性转变孔 (mito -chondrial permeability transitio
n po re , m t PTP ) 的开 放具有调节作用 。 当细胞受到死亡信号刺激后 , 促 凋亡蛋白在某些蛋白酶的作用下便发生构象变化 ,

   在无死亡信号刺激时 , Bcl -2家族的大部分抗 凋亡蛋白一般作为细胞器膜 (如线粒体 、 内质网和 核膜 ) 的整合膜蛋白被隔离起来 , 而促凋亡蛋白则 以非活性的形 式定位分布于胞液中或 细胞质骨架 上 。 抗凋亡蛋白 (如 Bcl -2和 Bcl -x L ) 对由呼吸链解 偶联剂所引起的基质贮存 Ca 2+的释放也有抑制作 用 , 能增强 线粒体内 质子的外 排 , 提高线 粒体对 Ca 2+的缓冲能力 , 并对线粒体通透性转变孔 (mito -chondrial permeability transition po re , m t PTP ) 的开 放具有调节作用 。 当细胞受到死亡信号刺激后 , 促 凋亡蛋白在某些蛋白酶的作用下便发生构象变化 ,

从胞液中易位到细胞器的膜结构上 , 尤其是线粒体 外膜上 , 并与膜上和膜内的抗凋亡蛋白发生相互作 用 , 使抗凋亡蛋白丧失对细胞凋亡的抑制活性 , 引

起细胞器功能丧失和各种促凋亡因子的释放 , 最终 导致细胞凋亡 [2]。 本文对 Bcl -2家族成员的蛋白质 结构及其调控细胞凋亡的分子机制进行综述 。 1  Bcl -2家族蛋白的结构特点

对 Bcl -2家族 蛋白 质结 构的 研 究表 明 , 多数 Bcl -2家族的蛋白质成员在其肽链的 C 末端含有一 个疏水性的跨膜结构域 , 只有 Bid 和 Bad 等极少数 促凋亡蛋白没有此结构域 。 该疏水性结构域可引导

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Bcl-2 家族蛋白与细胞凋亡

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