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Bcl_2家族蛋白与细胞凋亡_付永锋

ISSN 0582-9879

生物化学与生物物理学报

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

CN 31-1300/Q

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 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,

  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Bcl -2家族蛋白插入到某些细胞器膜的脂双层中(如

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