细胞的凋亡
凋亡抑制蛋白(inhibitors of apoptosis , IAPs)是细胞内一类独特的抗凋亡蛋白家族,包括XIAP，c-IAP1，c-IAP2，神经元凋亡抑制蛋白(NIAP) ,ML-IAP, Apollon和survivin。IAPs通过在体外或体内抑制不同的caspases而抗细胞凋亡。与其他的可抑制上游 caspases的蛋白不同, IAPs是唯一的内源性 caspase 抑制物【1】。
Survivin(生存素)是凋亡抑制蛋白家族中的成员，是迄今发现最强的凋亡抑制因子，于1997年由耶鲁大学Alfieri【2】等用效应细胞蛋白酶受体1(effector-cell protease receptor 1, ERP-1)在人类基因库的杂交中分离出来，Survivin大量表达于胚胎及婴幼儿组织中，在正常的分化组织中几乎检测不到【3】，然而却在60余种肿瘤细胞株和大部分人体肿瘤组织过度表达。
1.Survivin的分子结构
IAP家族蛋白一般在N末端含有 2～3个串联的含有 Cys/ His的保守冠状病毒IAP重复序列结构域(Baculovirus IAP Repeat, BIR)，发挥着极为重要的凋亡抑制作用。IAPs家族发挥抗凋亡作用的机理是通过BIR功能区之间的连接序列直接与Caspases家族蛋白结合，抑制细胞凋亡的发生。多数IAPs的C末端还含有一个环指状结构域(RING-finger domain)能够与两个锌原子形成配位键。这一锌指结构对于IAPs家族蛋白抗凋亡的功能密切相关。只有包含BIR2功能区的IAPs蛋白分子才具有结合和抑制死亡蛋白酶的功能，单一BIR1， BIR3或环指结构以及它们的任意组合蛋白体均无此效应。
Ambrosini 等【4】测定并绘出了Survivin基因完整的基因图谱，全长14796 bp，位于距离端粒约3%的位置。Survivin 基因与EPR-1 基因的编码区序列高度互补，位于染色体17q25的同一基因族，含有3个内含子和4个外显子，编码产生1个由142个氨基酸组成的胞浆蛋白，分子量约为16. 5kD。Survivin只含有一个BIR区域，C末端有一个α卷曲螺旋结构，不含环指状结构域【5】。
Survivin是唯一具有剪接异构体的IAP基因，一个是序列中缺少外显子3的survivin-ΔEX3；另一个是把部分内含子2作为隐蔽的外显子的survivin-2B。两者序列的改变导致了相应蛋白质结构和功能发生了显著变化，survivin-ΔEX3仍保留抗凋亡特性，survivin-2B抗凋亡功能则显著下降[6]。2004年Badran A等[7]发现survivin的另一新剪接异构体survivin-3B，survivin-3B 含有5个外显子，比survivin多3B外显子， survivin-3B包含单一的BIR，这对于其抗调亡作用致关重要。最近，包含两个外显子，3'为197bp的内含子的survivin-2α发现【8】。其终止密码在第2内含子，编码产生74个氨基酸的蛋白质。survivin的剪接异构体的功能尚不清楚，初步认为survivin-ΔEX3与线粒体依赖性凋亡通路有关，另外，证实survivin-2α能减弱survivin的抗凋亡活性[7]。
Survivin的异构体如图1。
图1：Survivin 异构体外显子结构Survivin基因片段有4个外显子；Survivin-2B 则在2,3
号外显子间多出2B外显子；Survivin-ΔEX3显示3号外显子缺失，并且读码框架延伸至ORF 的3'非翻译区（3'UTR）；Survivin-3B除含survivin常规片断所有的外显子外，在3,4号外显子之间多一外显子3B。 survivin-2α包含两个外显子，3'为197bp非翻译区（3'UTR）。
Survivin与其他 IAP家族成员不同有以下三点，①哺乳动物的IAPs中往往含有重复 2～3次的BIR单元，这一序列是其凋亡抑制作用的基本要素，而 survivin 是迄今发现的IAPs中惟一的含单个BIR单元的成分；② Survivin 的BIR中含有对抑制凋亡有重要作用的氨基酸残基Pro、Trp和cys，survivin 通过这些残基与caspase-3 和caspase-7 结合抑制caspase的活性，阻止多种凋亡信号诱导的细胞凋亡；③survivin 中还含有一个独特的由42个氨基酸严格排序形成的双螺旋区域。其可能与survivin的抗凋亡功能有关。
2. Survivin组织分布
Survivin的分布不同于凋亡抑制蛋白家族其它成员，与IAPs在正常成人组织中广泛分布的模式相反，生理状态下，在成人除子宫内膜组织、胎盘、胸腺、结肠基底内皮细胞【9】、血管再生术时的神经干细胞【10】中发现存在不同程度的survivin基因表达外，大多数组织均测不到survivin基因表达，它只分布于胚胎组织和肿瘤组织。Survivin 在绝大多数肿瘤组织中表达，包括肺癌，乳腺癌，结肠癌，胃癌，食管癌，胰腺癌，肝癌，膀胱癌，子宫癌，以及卵巢癌，非霍其金淋巴瘤，白血病，神经母细胞瘤，脑瘤，嗜铬细胞瘤，软组织肉瘤，黑色素瘤和其他皮肤癌。【9】并且发现survivin的表达也发生在癌前病变的组织中。研究表明survivin的表达增高出现在肿瘤发展的早期 ,并且在发生侵袭前就可出现表达上升[11]。随着肿瘤的发展，Survivin的表达量也随之增高 ,与 Survivin能够抑制肿瘤细胞的凋亡、促使肿瘤发展有关。Survivin的表达与肿瘤患者的耐药性、预后及5年生存率呈正相关。
3. Survivin调控细胞周期
Survivin 的表达与细胞增殖有关,能够同时调控细胞增殖和凋亡。Kobayashi等[12]发现，有细胞增殖的组织均有 survivin的表达。Survivin在胚胎组织中规律性表达，从而促进细胞的生长、分化。Survivin是已知的 IAP家族中惟一与纺锤体微管相关的蛋白质 ,有丝分裂的纺锤体对有丝分裂早期的染色体分离起重要作用 ,它具有监测有丝分裂纺锤体聚集的作用，survivin的表达存在细胞周期调控依赖性，在G2/M期其表达显著升高，与有丝分裂纺锤体微管蛋白，着丝点胞内中心体相关【13】。在有丝分裂初期， survivin 可能是通过其梭基端的卷曲螺旋与组成有丝分裂纺锤体的微管蛋白特异性结合 ,与细胞周期调节因子CDK4 形
成 survivin-CDK 4 复合体 ,使得 p21从与CDK4的复合体中释放出来与线粒体caspase-3 结合，间接抑制其活性 ,而阻止细胞凋亡 ,使caspase-3 不能有效地水解微管结构蛋白 ,因而维持了
纺锤体的完整性 ,确保细胞有丝分裂正常进行 ,从而导致多核细胞纺锤体蓄积【14】。如干扰
survivin与微管的结合 ,可致 survivin抗凋亡活性丧失。【15】
Survivin 主要通过两种方式作用于细胞周期：①使细胞周期免受p21蛋白的抑制。Survivin 蛋白、γ微管蛋白和P21蛋白结合成复合物,共同定位于中心粒。P21蛋白被结合在中心粒上,细胞周期的负向调节减弱,细胞进行分裂的速度加快。而Survivin 蛋白受到拮抗时,P21发挥调节细胞周期的功能,使细胞周期阻滞在分裂期。②与周期素依赖蛋白激酶CDK4结合，导致P21蛋白自CDK4的解离。P21紧密结合于G期和S期的蛋白激酶(CDK4和CDK2)，抑制其活性，对细胞增殖停留在G1期具有重要的作用。而P21的解离使CDK4活化，细胞进入增殖周期，最终导致大量细胞无限制增殖。Survivin如果过度表达，细胞失去正常增殖周期中凋亡“开关”的限制，造成细胞增殖增加，凋亡减少，细胞增殖与凋亡的平衡打破，最后导致癌症的发生。
Survivin 的表达具有细胞周期依赖性,只在细胞周期的G2/M期表达。在有丝分裂的开始,survivin 与纺锤体的微管蛋白特异性结合,维护有丝分裂的正常进行。干扰survivin 和微管蛋白的反应,可致survivin 抗凋亡活性的丧失,增加Caspase-3的活性,导致细胞的G2/M期凋亡,细胞分裂异常,伴有多倍体细胞形成。这些结果提示,在细胞周期的G2/M 期, survivin 能对抗异常因素诱导的细胞凋亡,而在肿瘤细胞中survivin的过度表达,则可能使细胞克服这个凋亡的调控点而利于转化细胞,完成异常的有丝分裂。
Survivin 参与细胞凋亡
细胞凋亡有两条途径：外源性凋亡途径和内源性凋亡途径。
外源性凋亡途径，又称为死亡受体通路，是由胞外肿瘤坏死因子(TNF)超家族的死亡配体如TNFa、FasL／CD95L、TWEAK和TRAIL引发的。这些配体和相关的细胞表面死亡受体(分别是TNFR、Fas／CD95、DR3、DR4／DRS)结合，使受体三聚化（receptor clustering）并激活，三聚化的死亡受体通过死亡域(deathdomain)募集衔接蛋白如TRADD和(或)FADD。衔接蛋白通过死亡效应域(deatheffecterdomain，DED)与 pro—caspase—8形成复合物，称为死亡诱导信号复合物(death—inducing signaling complex，DISC)。Pro-caspase-8具有弱的催化活性，在DISC中局部浓度升高，可发生自我剪接并活化。活化的caspase—8释放到胞质中启动caspase 的级联反应，激活下游的效应caspase，导致细胞凋亡。激活的caspase—8能使胞质中的Bid 断裂成tBid，tBid转移到线粒体上，诱导细胞色素 C从线粒体释放进人胞质，从而把死亡受体通路和线粒体通路联系起来，有效地扩大了凋亡信号。
内源性凋亡途径，又称为线粒体／细胞色素C介导的通路，线粒体是细胞生命活动控制中心，它不仅是细胞呼吸链和氧化磷酸化的中心，而且是细胞凋亡调控中心。实验表明了细胞色素C从线粒体释放是细胞凋亡的关键步骤。释放到细胞浆的细胞色素C在dATP存在的条件下能与凋亡相关因子1（Apaf-1）结合，使其形成多聚体，并促使pro-caspase-9与其结合形成凋亡小体（apoptosome），之后激活caspase-9，被激活的caspase-9能激活其它的caspase如caspase-3等，从而诱导细胞凋亡【16】。
Survivin 可能主要通过两条途径来抑制细胞凋亡：①直接抑制凋亡终末效应酶Caspase-3 和Caspase-7的活性来阻断各种刺激诱导的细胞凋亡过程; ②Survivin 与周期蛋白激酶CDK4, CDK2相互作用阻断凋亡信号转导通路。
Survivin直接作用Caspase，主要通过抑制Caspasc-3和Caspasc-7的活性，Survivin也可
通过P21间接抑制Caspase。Survivin与细胞周期调控因子CDK4结合, 导致 CDK2 / cyclin - E 激活和核糖体(Rb)磷酸化, Rb磷酸化后启动细胞进入周期，加快G1/S期的转换，使P21从Survivin-CDK4复合物中释放出来,与线粒体 pro-caspase-3结合,抑制caspase-3活性, 阻止线粒体释放Cyt-c，抑制细胞凋亡。一般而言，哺乳动物IAPs阻断了细胞死亡的一个普通环节，即线粒体Cyt-c的释放，直接抑制了终末效应酶Caspase-3, Caspase-7，干预了Caspase-9的活性。同时survivin抵消了一大类凋亡刺激物的作用，包括IL-3、Fas、Bax、Caspase-3、Caspase -7、Caspase -8和TNF等[15]。
5. Survivin-治疗肿瘤的新靶点
近年来，研究者注重于通过抑制survivin的表达从而达到诱导肿瘤细胞自发凋亡或者增强肿瘤细胞对于凋亡因子的敏感性。多种抗凋亡方法被应用在肿瘤的治疗中，包括反义寡核苷酸、核酶、细胞周期阻断剂、siRNA。 survivin基因治疗具有良好的靶向性、特异性及安全性。
5.1反义寡核酸技术
反义寡核苷酸(Antisense oligonucleotides，ASODN)可以封闭凋亡抑制基因的过表达 ,并增强化疗药物诱导恶性肿瘤细胞凋亡 ,这正是当今肿瘤耐药逆转的一种新策略 ,目前备受关注。
在许多肿瘤比如在肝癌、胃癌、神经母细胞瘤中应用ASODN技术 ,均证实可抑制survivin 的表达。Kanwar【17】等证实应用ASODN能增强鼠EL-4胸腺淋巴瘤细胞对于免疫治疗的敏感性，导入表达反义寡核酸质粒的细胞相比于对照组抑制生长明显，导致细胞凋亡，李红玲等选择B细胞淋巴瘤细胞株Rajj作为模型 ,脂质体介导survivin ASODN转染细胞 ,结果 survivin ASODN抑制了Rajj细胞的增殖并诱导Rajj细胞的凋亡 ,且survivin mRNA和蛋白表达均明显下降。蔡真等的研究同样表明，survivin ASODN能明显抑制增殖及诱导细胞凋亡 ,并提高细胞对药物的敏感性。
5.2 核酶
核酶(Ribozyme,Rz)是一类具有核酸内切酶活性的 RNA分子,可特异地与靶 RNA序列结合并加以切割,使mRNA表达水平下降,从而抑制靶基因的功能。Pennati等［18］报道了核酶介导的Survivin表达抑制方法，该核酶以Survivin mRNA的3′端外显子1中CUA-110为靶点，将核酶的编码序列替换了Ⅱ型腺病毒VA1基因中心区域的一部分,使其能在细胞内得到表达；同时构建莫洛尼氏反转录病毒质粒,在其3′端长末端重复序列(long terminal repeat，LTR)编码VA1核酶组件,从而获得高表达效率。转导之后可获得两边LTR都含有核酶表达组件的双拷贝质粒。实验证明,对雄激素非依赖型前列腺癌细胞DU-154和PC-3植入裸鼠右侧肋下的肿瘤模型,核酶介导的Survivin表达抑制能引起Caspase-9依赖的细胞凋亡和肿瘤生长抑制［19］。
5.3 细胞周期阻断剂
细胞周期的运动受细胞周期调节因子的控制，这些调节因子在肿瘤细胞中的表达常常发生异常改变。在肿瘤细胞中细胞周期正调控因子过表达，如周期蛋白(Cyclin，主要是Cyclin D1、Cyclin E1)和周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin dependent kinases，主要是CDK4、CDK6)。CyclinD 的主要功能是促使细胞通过 G1 期，Cyclin D 激活 CDK4、CDK6，使细胞渡过 G1 期进入 S 期。在这个过程中，Cyclin D－CDK4 复合物是渡过 G1 期所必需的。在肿瘤细胞中细胞周期负调控因子低表达或失活，如细胞周期蛋白依赖性进入 S 期。在这个过程中，Cyclin D
－CDK4复合物是渡过 G1 期所必需的。
在肿瘤细胞中细胞周期负调控因子低表达或失活，如细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白(cyclin－dependent kinase inhibitor，CKI，主要INK4A，INK4B，KIP1)。CKI 通过
与 CDK 或 Cyclin—CDK 复合物结合，抑制 CDK 的活性，阻止细胞增殖、分化。P21 蛋白为 CKI 重要成员，相对分子质量为21 000。p21 蛋白 C 端抑制 DNA 复制必需因子－增殖细胞核抗原(prolife-erating-cell nuclear antigen，PCNA)，N端抑制 Cyclin E－CDK2，并且 N 端 Cyclin E－CDK2 抑制区也抑制细胞生长[20]。 p21 蛋白在细胞 DNA 受到损伤
时，细胞快速做出反应，使细胞周期阻滞在G1期的过程中起到关键作用。正在分裂的细胞周期存在着多个检查点，用来不让受损的 DNA 进行复制以及受损的染色体不发生凝集。当发现损伤，检测点发出信号，通过Cyclin D1被APC降解，释放出 F21，对Cyclin E/CDK2 复合物产生抑制，完成了早期快速抑制的过程使细胞停止生长，进行修复，当细胞无法修复时，细胞凋亡机制将被启动，避免将DNA损伤带到子代细胞，维持了组织细胞基因组的稳定性。抗肿瘤药物阿霉素（doxorubicin）就是通过产生DNA损伤，使细胞进入程序性死亡状态。
5.4 RNA干扰
RNAi是出现在多种生物体内的，进化上高度保守的一种基因组保护机制，被称为基因组的免疫系统。其基本作用机制在多种生物体中均有详细的研究：长的双链 RNA在Dicer 的催化下被切割成 21~25bp 的小双链 RNA（小干扰RNA， siRNA ），其中的负链与其它多种成分组成 RISC（RNA induced silencing complex ） ,通过碱基配对的方式分解底物RNA，核酸序列高度特异性地抑制靶基因的表达，因此属于基因表达的转录后静止（PTGS ）。以survivin基因为靶点的RNAi研究最早报道于2003年，Carvalho等［21］用siRNA转染HeLa细胞，60 h 后采用Western Blot检测不到Survivin蛋白的表达，细胞增殖明显受到抑制，部分细胞出现凋亡。Coma等［22］的研究表明,转染了Survivin特异性siRNA的上皮细胞凋亡率明显升高,且呈剂量依赖方式抑制上皮细胞在玻璃黏连蛋白(Vitronectin)上的迁移,同时减少毛细血管网的形成。
6.展望
Survivin作为一个与肿瘤细胞抗凋亡高度相关的基因,其作用机制和临床意义已经开始进行研究。作为新的肿瘤治疗的靶点也得到了证实，survivin的抑制能够引起肿瘤细胞的自发性凋亡，同时提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。然而，有关survivin剪接异构体的功能还不清楚，具体凋亡机制和发挥作用的基因位置尚不明确，另外用于survivin抑制的技术能否在人体组织具有可行性，尚未得到证实。因而,survivin离临床肿瘤治疗的应用尚有相当一段距离，有待进一步的深入研究。
细胞凋亡实验步骤及注意事项 一、实验目的 1、掌屋凋亡细胞的形态特征 2、学会用荧光探针对细胞进行双标记来检测正常活细胞、凋亡细胞与坏死 细胞的方法 二、实验原理 细胞死亡根据其性质、起源及生物学意义区分为凋亡与坏死两种不同类型。凋亡普遍存在于生命界,在生物个体与生存中起着非常重要的作用。它就是细胞在一 定生理条件下一系列顺序发生事件的组合,就是细胞遵循一定规律自己结束生命 的自主控制过程。细胞凋亡具有可鉴别的形态学与生物化学特征。 在形态上可见凋亡细胞与周围细胞脱离接触,细胞变园,细胞膜向内皱缩、胞浆浓缩、内质网扩张、细胞核固缩破裂呈团块状或新月状分布、内质网与细胞膜进一步融合将细胞分成多个完整包裹的凋亡小体,凋亡小体最后被吞噬细胞吞噬消化。在凋亡过程中细胞内容物并不释放到细胞外,不会影响其它细胞,因而不引起炎症反应。 在生物化学上,多数细胞凋亡的过程中,内源性核酸内切酶活化,活性增加。核DNA 随机地在核小体的连接部位被酶切断,降解为180-200bp或它的整倍数的各种片断。如果对核DNA进行琼脂糖电泳,可显示以180-200bp为基数的DNA ladder(梯状带纹)的特征。 相比之下,坏死就是细胞处于剧烈损伤条件下发生的细胞死亡。细胞在坏死早期 即丧失质膜完整性,各种细胞器膨胀,进而质膜崩解释放出其中的内容物,引起炎症反应,坏死过程中细胞核DNA虽也降解,但由于存在各种长度不等的DNA片断,不能形成梯状带纹,而呈弥散状。 一些温与的损伤刺激及一些抗肿瘤药物可诱导细胞凋亡,通常这些因素在诱导凋亡的同时,也可产生细胞坏死,这取决于损伤的剧烈程度与细胞本身对刺激的敏感 程度。 三尖杉酯碱(HT)就是我国自行研制的一种对急性粒细胞白血病,急性单核白血病等有良好疗效的抗肿瘤药物。研究表明HT在0、02~5μg/ml范围内作用2小时,即可诱导HL-60细胞凋亡,并表现出典型的凋亡特征。本实验用1μg/ml HT在体外诱导培养的HL-60细胞发生凋亡,同时也有少数细胞发生坏死。用 Hoechst33342与碘化丙啶(propidium iodide,PI)对细胞进行双重染色,可以区别凋亡、坏死及正常细胞。 细胞膜就是一选择性的生物膜,一般的生物染料如PI等不能穿过质膜。当细胞坏死时,质膜不完整,PI就进入细胞内部,它可嵌入到DNA或RNA中,使坏死细胞着
万方数据
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线粒体与细胞凋亡 作者：周艺群， 谷志远， ZHOU Yi-qun， GU Zhi-yuan 作者单位：浙江大学医学院附属口腔医院口腔颌面外科,浙江,杭州,310006 刊名： 解剖科学进展 英文刊名：PROGRESS OF ANATOMICAL SCIENCES 年，卷(期)：2006,12(1) 被引用次数：14次 参考文献(17条) 1.樊廷俊;夏兰;韩贻仁线粒体与细胞凋亡[期刊论文]-生物化学与生物物理学报 2001(01) 2.赵云罡;徐建兴线粒体,活性氧和细胞凋亡[期刊论文]-生物化学与生物物理进展 2001(02) 3.蔡循;陈国强;陈竺线粒体跨膜电位与细胞凋亡[期刊论文]-生物化学与生物物理进展 2001(01) 4.Hortelano S;Dallaporte B;Zamzami N Nitric oxide induces apoptosis via triggering mitochondrial permeability transition[外文期刊] 1997(2-3) 5.Marchetti P;Hirsch T;Zamzami N Mitochondrial permeability transition triggers lymphocyte apoptosis 1996(11) 6.Marchetti P;Castodo M;Susin SA Mitochondrial permeability transition is a central coordinating event of apoptosis[外文期刊] 1996(03) 7.Susin SA;Zamzami N;Castedo M Bcl-2 inhibits the mitochondrial release of an apoptogenic protease [外文期刊] 1996(04) 8.Chou JJ;Li H;Salvesen GS Solution structure of BID,an intracellular amplifier of apoptotic signaling[外文期刊] 1999 9.Ji HB;Zhai QW;Liu XY Transcription regulation of bcl-2gene 2000(02) 10.Tsujimoto Y;Shimizu S Bcl-2 family:Life or death switch 2000(01) 11.Zamzami N;Susin SA;Marchetti P Mitochondrial control of nuclear apoptosis 1996(04) 12.Ruth MK;Ella BW;Douglas RG The release of cytochrome c from apoptosis[外文期刊] 1997(5303) 13.Narita M;Shimizu S;ItoT Bax interacts with the permeability transition pore to induce permeability transition and cytochrome c release in isolated mitochondrial 1998(25) 14.Cosulich SC;Savory PJ;Clarke PR Bcl-2 regulates amplification of caspase activation by cytochrome C[外文期刊] 1999(03) 15.Bossy-Wetzel E;Green DR Caspases induce cytochrome C release from mitochondria by activating cytosolic factors[外文期刊] 1999(25) 16.Sutton VR;Davis JE;Cancilla M Initiation of apoptosis by granzyme B requires direct cleavage of bid,but not direct granzyme B-mediated caspase activation[外文期刊] 2000(10) 17.Stoka V;Turk B;Schendel SL Lysosomal protease pathways to apoptosis.Cleavage of bid,not pro-caspases,is the most likely route[外文期刊] 2001(05) 本文读者也读过(10条) 1.杨胜细胞凋亡机制简述[期刊论文]-科技信息（学术版）2007(26) 2.冯俊奇.李秀兰.白人骁.FENG Jun-qi.LI Xiu-lan.BAI Ren-xiao细胞凋亡机制研究进展[期刊论文]-国际生物医学工程杂志2006,29(1)
高中生物细胞凋亡的知识点(一) ［背景知识互动］ 1.人的自然寿命是多少岁？人的寿命的长短与什么有关？ 2.人体每天都有哪些细胞死亡？举例说明。 答案: 1.人的自然寿命是120岁。人的寿命与细胞衰老有直接关系。 2.人体每天死亡的细胞有小肠上皮细胞、皮肤细胞、血红细胞等。知识链接 人体的衰老与细胞的衰老有关。 人体内每天都有大量的细胞死亡。 ［典型例题探究］ 【例1】什么是细胞凋亡？ 解析：高等真核生物的大多数细胞，在丧失生理功能或严重受损时，激活固有的细胞自杀程序而自灭。这一过程称为细胞程序化死亡。细胞凋亡这个词指细胞程序化死亡所表现的生理变化和形态变化，其中包括细胞收缩、膜泡化、染色质浓缩和降解成小片段。 答案：细胞凋亡是指生物体生长发育过程中，由基因控制的，按照一定的程序发生的'细胞死亡，因而细胞凋亡又称为程序性死亡。规律发现 细胞凋亡中的细胞经常降解成为膜包裹的凋亡体，被巨噬细胞或邻近的细胞吞噬或消化，但不产生炎症反应。 【例2】细胞凋亡的大致过程可分为三个阶段，它们是：________、________、 ________。 解析：.细胞凋亡的过程的三个阶段为： 凋亡的起始：细胞皱缩，细胞连接消失，内质网膨胀，染色体固缩并沿着核膜分布，但细胞膜依然完整。 凋亡小体的形成：核膜破裂，染色体断裂为大小不等的片段，与一些细胞器聚集后被内折的细胞膜包围，在细胞表面形成了许多泡状和芽状的突起，这些突起叫做凋亡小体。 细胞的解体：凋亡小体逐渐与细胞分离，脱落至细胞间质，最终被周围的细胞吞噬并消化。 答案：凋亡的起始凋亡小体的形成细胞的解体注意对细胞凋亡过程的掌握。 1
细胞凋亡检测，细胞凋亡实验步骤，检测方法 一、定性和定量研究 只定性的研究方法：常规琼脂糖凝胶电泳、脉冲场倒转琼脂糖凝胶电泳、形态学观察（普通光学显微镜、透射电镜、荧光显微镜） 进行定量或半定量的研究方法：各种流式细胞仪方法、原位末端标记法、ELISA 定量琼脂糖凝胶电泳。 二、区分凋亡和坏死 可将二者区分开的方法：琼脂糖凝胶电泳，形态学观察（透射电镜是是区分凋亡和坏死最可靠的方法），Hoechst33342/PI双染色法流式细胞仪检测，AnnexinV/PI双染色法流式细胞仪检测等。 不能将二者区分开的方法：原位末端标记法、PI单染色法流式细胞仪检测等。 三、样品来源不同选择 组织：主要用形态学方法(HE染色，透射电镜、石蜡包埋组织切片进行原位末端标记，ELISA或将组织碾碎消化做琼脂糖凝胶电泳)。 四、细胞凋亡检测 1、早期检测: 1) PS(磷脂酰丝氨酸)在细胞外膜上的检测 2)细胞内氧化还原状态改变的检测 3)细胞色素C的定位检测 4) 线粒体膜电位变化的检测 2、晚期检测： 细胞凋亡晚期中，核酸内切酶在核小体之间剪切核DNA，产生大量长度在 180-200 bp 的DNA片段。 对于晚期检测通常有以下方法： 1) TUNEL(末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记) 2) LM-PCR Ladder (连接介导的PCR检测) 3) T elemerase Detection (端粒酶检测) 3、生化检测： 1）典型的生化特征：DNA 片段化 2）检测方法主要有：琼脂糖凝胶电泳、原位末端标记（TUNEL）等 3）TUNEL（末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记） 4）通过DNA末端转移酶将带标记的dNTP （多为dUTP）间接或直接接到DNA 片段的3’-OH端，再通过酶联显色或荧光检测定量分析结果。可做细胞悬液、福尔马林固定或石蜡处理的组织、细胞培养物等多种样本的检测。 4、LM-PCR Ladder (连接介导的PCR检测) 当凋亡细胞比例较小以及检测样品量很少（如活体组织切片）时，直接琼脂糖电泳可能观察不到核DNA的变化。通过LM-PCR,连上特异性接头，专一性地扩增梯度片段，从而灵敏地检测凋亡时产生梯度片段。此外，LM-PCR 检测是半定量的，因此相同凋亡程度的不同样品可进行比较。如果细胞量很少，还可在分离提纯DNA后，用32P-ATP和脱氧核糖核苷酸末端转移酶（TdT）使DNA标记，
细胞凋亡主要发生机制及相关作用研究 摘要 细胞凋亡是一种有序的或程序性的细胞死亡方式，是细胞接受某些特定信号刺激后在基因调控下所发生的一系列细胞主动死亡过程，通常来说是一种正常生理应答反应。目前认为细胞凋亡信号传导通路主要包括三种：内源性途径、外源性途径以及内质网途径。细胞凋亡的研究已成为当前生命科学研究热点之一。研究细胞凋亡的信号传导通路及其调控对进一步认识和治疗凋亡相关疾病有重要意义。 关键词：细胞凋亡信号传导通路疾病治疗
ABSTRACT Apoptosis is an orderly or programmed cell death way, is a series of cells active death process under gene regulation that after cell accepted certain specific signal stimulation, it is a normal physiological response. At presently, the cell apoptosis signaling pathways mainly includes three types: intrinsic pathway, extrinsic pathway, and the way of endoplasmic reticulum. The research of apoptosis has become the life science research hotspot. Researching cell apoptosis signaling pathways and regulation can get further understanding and also have the important meaning to treatment of apoptosis related diseases. Key words: A poptosis Signal conduct pathway Treatment of diseases
细胞凋亡与疾病 细胞凋亡指机体细胞在发育过程中或在某些因素作用下，通过细胞内基因及其产物的调控而发生的一种程序性细胞死亡。细胞凋亡对胚胎发育及形态发生组织内正常细胞群的稳定、机体的防御和免疫反应、疾病或中毒时引起的细胞损伤、老化、肿瘤的发生进展起着重要作用[1]。自1972年Kerr提出细胞凋亡这一概念后，从20世纪80年代末期开始成为肿瘤病因学、病理学研究热点，近几年的研究在凋亡信号转导途径、细胞凋亡的生化反应机制及细胞凋亡的调控基因，细胞凋亡与疾病的关系等方面都取得了显著的进展[2]。文章就细胞凋亡与疾病的关系进行综述。 1、概述 早在1972年，Kerr等已发现从细胞形态、超微结构和生化变化等方面来分析，细胞有两种死亡形式：一种是早被熟知的细胞坏死(Necrosis)，另一种是细胞凋亡(Apoptosis)[3]。 1.1概念 凋亡(apoptosis)一般是指机体细胞在发育过程中或在某些因素作用下，通过细胞内基因及其产物的调控而发生的一种程序性细胞死亡(programmed cell death)。一般表现为单个细胞的死亡，且不伴有炎症反应。细胞凋亡又称程序性细胞死亡(PCD)，指的是细胞将自身裂解为许多膜小泡的一种精
确调节的细胞死亡过程，是有机体为保持自身组织稳定、调控自身细胞的增殖和死亡之间的平衡、由基因控制的细胞主动性死亡，一种正常的生理过程[4]。细胞凋亡参与调节机体细胞生长与更新间的平衡稳定，在机体发育过程中和成年机体新陈代谢中都起着重要作用。但近年来的研究表明，细胞凋亡还与多种疾病(如发育畸形、神经退化症、自身免疫性疾病、肿瘤、艾滋病等)的发生发展有关，从而使细胞凋亡研究成为生命科学研究的热点之一[5]。 2、细胞凋亡的形态学和生化特征 2.1 形态学特征 细胞凋亡时伴随着细胞膜表面、细胞质和核的一系列形态学改变，首先出现细胞体缩小、胞核固缩、胞浆密度增高，继而胞膜内陷将细胞自行分割为多个有膜包绕的凋亡小体(apoptotis bodies)。凋亡小体几乎立即被邻近的吞噬细胞所吞噬。吞噬细胞内的凋亡小体能停留数小时，可借助组织切片染色用光学显微镜观察[6]。在凋亡发生的全过程中，细胞膜一直保持完整。胞内容物不释放出来，所以不引起周围的炎症反应。同一组织中，不同细胞发生凋亡的过程并不同步[7]。 2.2生化特征 细胞凋亡时，早期Ca2+内流引起胞质中Ca2+浓度持续升高，激活了Ca2+依赖性核酸内切酶，于180碱基对处将DNA 切断，胞质内蛋白质发生交联，产生单个核小体和穴聚核小
山东农业大学学报(自然科学版),2015,46(4):514-518VOL.46N0.42015 Journal of Shandong Agricultural University(Natural Science Edition)doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2015.04.007 细胞凋亡的信号通路 谢昆,李兴权 红河学院生命科学与技术学院,云南蒙自661199 摘要:细胞凋亡是细胞程序性死亡的一种方式，与自噬和坏死有明显的区别。细胞凋亡的信号途径比较复杂，在凋亡诱导因子的刺激下经历不同的信号途径。本文就细胞凋亡的三条信号通路——线粒体途径、内质网途径和死亡受体途径做一综述，以便为人们进一步了解细胞凋亡发生的机制，从而对癌症及其他一些相关疾病的治疗奠定基础。关键词:细胞凋亡;信号通路;线粒体途径;内质网途径;死亡受体途径 中图法分类号:R329.2+8文献标识码:A文章编号:1000-2324(2015)04-0514-05 The Signal Pathway of Apoptosis XIE Kun,LI Xing-quan Department of Life Science and Technology/Honghe University,Mengzi661199,China Abstract:Apoptosis is a process of programmed cell death which distinguishes from autophagy and necrosis.The signal pathways of apoptosis are complex and different under apoptosis induced factor stimulating.Three kinds of signal pathways of apoptosis including Mitochondrial pathway,Endoplasmic Reticulum pathway and Death Receptor pathway were summarized in this review in order to make people further comprehend the mechanism of apoptosis，so that it should make a basis for us all to treat cancer and other related diseases. Keywords:Apoptosis;signal pathway;Mitochondrial pathway;Endoplasmic Reticulum pathway;Death Receptor pathway 细胞凋亡是细胞程序性死亡（Program cell death，PCD）中特有的一种细胞死亡方式，是细胞在一系列内源性基因调控下发生的自然或生理性死亡过程。Kerr等1972年最早提出了凋亡（apoptosis）和坏死（necrosis）的概念[1]，随后Paweletz等对其进行了详细的描述[2,3]。在形态学上，凋亡表现为核浓缩、细胞质密度增高、染色质凝聚、核膜破裂、核内DNA断裂、细胞集聚成团、形成凋亡小体(Apoptosome)等特征，这些凋亡小体最终被巨噬细胞清除，但不会引起周围细胞的炎症反应，另外，凋亡发生在单个细胞之间[4,5]。坏死，通常是由相邻的多个细胞之间发生细胞肿胀，细胞核溶解，细胞膜破裂，细胞质流入到细胞间质中，并伴发一系列的炎症反应，从而与凋亡表现为本质性区别[6,7]。 目前认为，凋亡发生的途径分为三种。第一种是线粒体途径，也称为内源性途径，该途径包括两类，第一类需要通过激活Caspase通路促进凋亡，在一序列凋亡诱导因素刺激下，线粒体中的Cyt C（细胞色素C）释放至细胞质中，从而与Apaf-1(Apoptosis protease activating factor1，凋亡蛋白酶活化因子1)结合形成多聚体，形成的多聚体再进一步与凋亡起始分子Caspase-9结合形成凋亡小体，凋亡小体激活Caspase-9，从而激活下游的凋亡执行分子Caspase-3，Caspase-6和Caspase-7等诱导细胞凋亡的级联反应；第二类是不依赖于Caspase途径的，通过线粒体释放AIF（Apoptosis induce factor，凋亡诱导因子）直接诱导凋亡的发生。但是在细胞内，直接检测AIF比较困难，而且AIF的变化不一定能代表凋亡发生的程度，因为引起凋亡发生的途径不一。第二种是死亡受体途径（也称为外源性途径），经由死亡受体（如TNF，Fas等）与FADD的结合而激活Caspase-8和caspase-10，进一步激活凋亡执行者caspase-3,6,7，从而促进凋亡的发生；第三条途径是内质网途径，内质网应激（蛋白质错误折叠或未折叠、内质网胁迫）会导致细胞内钙超载或钙离子稳态失衡一方面激活caspase-12，caspase-12进一步激活caspase-9而促进凋亡的发生，另一方面诱导Bcl-2(B细胞淋巴瘤蛋白)家族中促凋亡蛋白Bax和Bak的激活诱导凋亡[8]。 1凋亡的线粒体途径 在哺乳动物中，由于凋亡的激活需要线粒体中细胞色素C（CytC）的释放，因此CytC由线粒体膜间隙释放到细胞质中的多少可以作为判断凋亡发生强弱的指标之一。有研究认为，CytC的释放是通过Bcl-2家族调控线粒体膜透化（Mitochondrial outer membrane permeabilization，MOMP），科学 收稿日期:2013-03-07修回日期:2014-09-11 基金项目:云南省科技厅应用基础研究面上项目(2010ZC151) 作者简介:谢昆(1975-),男,云南富民人,博士研究生,研究方向为动物生物化学与分子生物学.E-mail:xk_biology2@https://www.doczj.com/doc/7e16529031.html, 数字优先出版:2015-06-03https://www.doczj.com/doc/7e16529031.html,
流式检测细胞凋亡 Annexin V 检测细胞凋亡 (2) 实验原理 (2) 实验用品 (2) 操作步骤 (3) Annexin V Blocking (5) 凋亡细胞的DNA 断裂片段分析 (7) 实验原理 (7) 实验用品 (8) 操作步骤 (9) BrdU Flow Kits 检测细胞增殖 (12) 实验原理 (12) BrdU Flow Kits 试剂盒 (12) 结果分析 (17) 流式仪器设置指南 (18) 线粒体膜电位变化检测细胞凋亡 (22) 实验原理 (22) 实验用品 (22) 样本制备 (23) 结果分析 (24) 注意事项 (24) Active Caspase-3 检测细胞凋亡 (26) 实验原理 (26) 实验步骤 (27) 结果分析 (28)
Annexin V 检测细胞凋亡 实验原理 Annexin V 是检测细胞凋亡的灵敏指标之一。它是一种磷脂结合蛋白，可以与早期凋亡细胞的胞膜结合，而细胞质膜的改变是细胞发生凋亡时最早的改变之一。在细胞发生凋亡时，膜磷脂酰丝氨酸(PS) 由质膜内侧翻向外侧。Annexin V 与磷脂酰丝氨酸有高度亲和力，因而与细胞外侧暴露的磷脂酰丝氨酸结合。由于在发生凋亡时，磷脂酰丝氨酸外翻的发生早于细胞核的改变，因此，与DNA 碎片检测比较，使用Annexin V 可以更早地检测到凋亡细胞。因为细胞坏死时也会发生磷脂酰丝氨酸外翻，所以Annexin V 常与鉴定细胞死活的核酸染料(如PI 或7-AAD)合并使用，来区分凋亡细胞(Annexin V+/核酸染料-) 与死亡细胞(Annexin V+/核酸染料+)。 实验用品 1. 一次性12×75mm Falcon试管。 2. PBS缓冲液：含0.1%NaN ，过滤后2-8°C保存。 3 3. 微量加样器和加样头。
细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段：接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→蛋白水解酶的活化（Caspase）→进入连续反应过程细胞凋亡的启动是细胞在感受到相应的信号刺激后胞内一系列控制开关的开启或关闭，不同的外界因素启动凋亡的方式不同，所引起的信号转导也不相同，客观上说对细胞凋亡过程中信号传递系统的认识还是不全面的，比较清楚的通路主要有：1）细胞凋亡的膜受体通路：各种外界因素是细胞凋亡的启动剂，它们可以通过不同的信号传递系统传递凋亡信号，引起细胞凋亡，我们以Fas -FasL为例：Fas是一种跨膜蛋白，属于肿瘤坏死因子受体超家族成员，它与FasL结合可以启动凋亡信号的转导引起细胞凋亡。它的活化包括一系列步骤：首先配体诱导受体三聚体化，然后在细胞膜上形成凋亡诱导复合物，这个复合物中包括带有死亡结构域的Fas相关蛋白FADD。Fas又称CD95，是由325个氨基酸组成的受体分子，Fas一旦和配体FasL结合，可通过Fas分子启动致死性信号转导，最终引起细胞一系列特征性变化，使细胞死亡。Fas作为一种普遍表达的受体分子，可出现于多种细胞表面，但FasL的表达却有其特点，通常只出现于活化的T细胞和NK细胞，因而已被活化的杀伤性免疫细胞，往往能够最有效地以凋亡途径置靶细胞于死地。Fas分子胞内段带有特殊的死亡结构域（DD,death domain）。三聚化的Fas和FasL结合后，使三个Fas分子的死亡结构域相聚成簇，吸引了胞浆中另一种带有相同死亡结构域的蛋白FADD。FADD是死亡信号转录中的一个连接蛋白，它由两部分组成：C端（DD结构域）和N端（DED）部分。DD结构域负责和Fas分子胞内段上的DD结构域结合，该蛋白再以DED连接另一个带有DED的后续成分，由此引起N段DED随即与无活性的半胱氨酸蛋白酶8（caspase8）酶原发生同嗜性交联，聚合多个caspase8的分子，caspase8分子遂由单链酶原转成有活性的双链蛋白，进而引起随后的级联反应，即Caspases，后者作为酶原而被激活，引起下面的级联反应。细胞发生凋亡。因而TNF诱导的细胞凋亡途径与此类似2）细胞色素C释放和Caspases激活的生物化学途径线粒体是细胞生命活动控制中心，它不仅是细胞呼吸链和氧化磷酸化的中心，而且是细胞凋亡调控中心。实验表明了细胞色素C从线粒体释放是细胞凋亡的关键步骤。释放到细胞浆的细胞色素C在dATP存在的条件下能与凋亡相关因子1（Apaf-1）结合，使其形成多聚体，并促使caspase-9与其结合形成凋亡小体，caspase-9被激活，被激活的caspase-9能激活其它的caspase如caspase-3等，从而诱导细胞凋亡。此外，线粒体还释放凋亡诱导因子，如AIF，参与激活caspase。可见，细胞凋亡小体的相关组份存在于正常细胞的不同部位。促凋亡因子能诱导细胞色素C 释放和凋亡小体的形成。很显然，细胞色素C从线粒体释放的调节是细胞凋亡分子机理研究的关键问题。多数凋亡刺激因子通过线粒体激活细胞凋亡途经。有人认为受体介导的凋亡途经也有细胞色素C从线粒体的释放。如对Fas应答的细胞中，一类细胞（type1）中含有足够的胱解酶8 （caspase8）可被死亡受体活化从而导致细胞凋亡。在这类细胞中高表达Bcl-2并不能抑制Fas诱导的细胞凋亡。在另一类细胞（type2）如肝细胞中，Fas受体介导的胱解酶8活化不能达到很高的水平。因此这类细胞中的凋亡信号需要借助凋亡的线粒体途经来放大，而Bid -- 一种仅含有BH3结构域的Bcl-2家族蛋白是将凋亡信号从胱解酶8向线粒体传递的信使。尽管凋亡过程的详细机制尚不完全清楚，但是已经确定Caspase即半胱天冬蛋白酶在凋亡过程中是起着必不可少的作用，细胞凋亡的过程实际上是Caspase不可逆有限水解底物的级联放大反应过程，到目前为止，至少已有14种Caspase被发现，Caspase分子间的同源性很高，结构相似，都是半胱氨酸家族蛋白酶，根据功能可把Caspase基本分为二类：一类参与细胞的加工，如Pro-IL-1β和Pro-IL-1δ，形成有活性的IL-1β和IL-1δ；第二类参与细胞凋亡，包括caspase2,3,6,7,8,9.10。Caspase家族一般具有以下特征：1)C端同源区存在半胱氨酸激活位点，此激活位点结构域为QACR/QG。2)通常以酶原的形式存在，相对分子质量29000-49000(29-49KD），在受到激活后其内部保守的天冬氨酸残基经水解形成大（P20）小（P10）两个亚单位，并进而形成两两组成的有活性的四聚体，其中，每个P20/P10异二聚体可来源于同一前体分子也可来源于两个不同的前体分子。3)末端具有一个小的或大的原结构域。参与诱导凋亡的Caspase分成两大类：启动酶（inititaor）和效应酶（effector）它们分别在死亡信号转导的上游和下游发挥作用。
细胞凋亡机制的研究及其意义 摘要: 细胞凋亡是维持神经系统正常发育, 维持其免疫系统正常功能所必需过程。目前, 对细胞凋亡的研究已经成为生命科学领域研究的热点。本文就细胞凋亡的发生机制、基因调节机制等方面作一综述。 关键词: 细胞凋亡; 机制；意义 引言：细胞凋亡对机体的健康发育甚为重要，在生理条件下，它作为机体正常细胞群生长与死亡相协调的重要方式，有利于清除多余的细胞、无用细胞、发育不正常细胞、有害细胞、完成正常使命的衰老细胞；有利于维持机体细胞群的自身稳定，从而维持器官组织的正常发育。细胞凋亡过少时，机体易患肿瘤性疾病、自身免疫性疾病；细胞凋亡过多时，机体易患神经系统方面的疾病。人的艾滋病等疾病之所以发生，主要是由于机体细胞凋亡发生异常的结果。 正文： 1、细胞凋亡机制 1.1 信号传递机制 凋亡一般由细胞外的调节因素与其在细胞表面的受体结合而启动。经活化的受体又启动胞内第二信号系统，激活核酸内切酶，引起DNA裂解，进而引发细胞凋亡。细胞外的调节因素包括生理活性因子：如肿瘤坏死因子、转化生长因子及表皮生长因子等；非生理因素：如X射线、紫外线、一氧化氮、毒素及化疗药物等；感染因素：如EB病毒、腺病毒及HIV病毒等。有学者认为，细胞凋亡的信号传导能使用或部分利用细胞增殖和分化过程中的传统信号途径。传统信号途径包括G 结合蛋白信号途径和酶蛋白信号途径，前者可以调节第二信使cAMP和钙离子的生成，细胞内cAMP和钙离子浓度的变化可以对细胞凋亡产生影响；后者可通过酪氨酸蛋白激酶（PTK）、Ras-MAPK或JaK-STAT等途径参与凋亡信号的传导。但众多研究表明可直接启动细胞凋亡的信号途径或死亡信号途径是两种死亡因子，即肿瘤坏死因子和Fas配体与细胞膜表面的相应受体TNF受体和37? 结合以后所发生的凋亡反应。目前对TNF和FasL与相应受体结合所介导的细胞凋亡信号途径及其机制已取得了突破性进展 1.2 酶学机制 1.2.1 caspases蛋白酶 胱冬蛋白酶（caspases）是近几年研究的热点之一，属于ICE/CED3蛋白酶家族成员，目前发现至少有14种之多,分别命名为caspases1-caspases14。与细胞凋亡密切相关，它是通过级联反应，最终激活核酸内切酶来实现的。也有人认为凋亡并不总是引起caspases的释放，而caspases的释放也并不总是引起凋亡，很可能还与细胞的迁移和分化有关.。蛋白酶前体可在天冬氨酸位点上被切断成3部分，H2N端是抑制区域被移去，另一端COOH端断裂成一大一小亚单位
细胞凋亡信号转导途径及其调控的研究 进展 学科：基础兽医学 专业：药理毒理学 姓名：ma cai hui 学号：13203023
细胞凋亡信号转导途径及其调控的研究进展 摘要目的：为了研究抗肿瘤药物促使细胞凋亡的作用机理，探讨细胞凋亡的信号转导途径以及相关基因对其的调控。方法：查阅近年的国内外相关文献，归纳整理细胞凋亡的信号转导途径和相关的调控基因。结果：介绍了细胞凋亡存在三条主要通路：线粒体通路、内质网通路和死亡受体通路，各通路间互相联系，共同调节细胞凋亡。以及调控凋亡的主要基因，Bcl-2、p53、c-myc、P16、Rb。结论：研究抗肿瘤药物的作用机理应从以上三条凋亡途径和相关调控基因出发。 关键词细胞凋亡；信号转导途径；基因调控；caspase Progress study on signal transmission pathways and regulation of cell apoptosis Wang Saiqi School of Pharmaceutical Sciences, Zhengzhou University, Zhengzhou, 450001 Key words : cell apoptosis; signal transmission pathways; gene regulation; caspase Abstract Aim : To check the mechanism of apoptosis induced by anticarcinogen and research the cell apoptosis signal transmission pathways and related genes on its regulation. Methods: Signal transmission pathways and related genes were concluded by referring to related papers at home and abroad in recent years. Results: Three main signal transmission pathways, death receptor-mediated pathways, mitochondrial pathway, endoplasmic reticulum pathway and several main regulator genes,Bcl-2,p53, c-myc,P16,Rb were introduced. Conclusions: Research on the mechanism of anticarcinogen should start from the said signal transmission pathways and genes. 1 细胞凋亡概述 细胞凋亡，又名细胞程序性死亡，是诱导性的细胞自杀过程，它使生物体可以有序地清除受损伤或无用的细胞。自从1927年John Kerr第一次提出凋亡这一概念后，人们发现它在多细胞生物的基本生命活动中起着十分重要的作用。它对于
按照起始caspase的不同，可将哺乳细胞的凋亡分为三种基本的途径。 一种称为外在途径（extrinsic 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）引发; 另一种称为内在途径（intrinsic 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caspase-12的活化，从而导致凋亡。 细胞凋亡的途径 摘要细胞凋亡是机体维持自身稳定的一种基本生理机制，是有许多基因产物及细胞因子参与的一种有序的细胞自我消亡形式。通过细胞凋亡，机体可消除损伤、衰老与突变的细胞来维持自身的稳态平衡和各种器官及系统的正常功能。由于细胞凋亡是一种复杂的生理及病理现象，所以在其发生的3个阶段中涉及不同的信号转导途径及其调控。 关键词细胞凋亡线粒体内质网caspase家族NO 疾病 细胞凋亡（apoptosis）是一种有序的或程序性的细胞死亡方式，是受基因调控的细胞主动性死亡过程，是细胞核受某些特定信号刺激后进行的正常生理应答反应，然后凋亡的细胞将被吞噬细胞吞噬。经研究发现，不管是单细胞生物还是多细胞生物，细胞凋亡被称为细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）[1]。是因为细胞死亡往往受到细胞内的某种遗传机制决定的“死亡程序”控制的。也会因为它的失调，机体也会失去稳定性，引发人类疾病如肿瘤、免疫系统等疾病[2]。由于它保证多细胞生物的健康生存过程中的重要性，引起了人们对其途径的广泛深入的研究，成为目前生命科学研究的热点之一。但其凋亡的途径不是很清楚，本文从多个方面概述了细胞凋亡途径。 1 细胞凋亡形态学上的特征 细胞凋亡（apoptosis）是1972年由Kerr教授根据形态学特征最先提出的[3],主要强调的是这种细胞凋亡是自然界中的生理学过程，是受基因调控的主动的生理性细胞自杀行为。
细胞凋亡的信号传导调控机制 胡传鹏 长春理工大学朝阳区卫星路7089号0205114# 吉林长春（130022） E-mail:huchuanpeng@https://www.doczj.com/doc/7e16529031.html, 摘要：细胞凋亡（apoptosis），又称编程性细胞死亡（PCD），是多细胞有机体调节发育的一个重要特征，是指细胞在内、外因子的严格控制下一种有步骤有活性的生理性自行消亡的过程。细胞凋亡与细胞生长、分裂和增殖紧密联系，并且在许多疾病的发生过程中起着重要的作用。因此，在分子水平上对细胞凋亡研究，阐明凋亡信号分子的转道途径，对于揭示多细胞有机体的生长、分化、衰老以及重大疾病病因的机理和治疗等方面都有十分重要的意义。近年来，随着遗传学、分子生物学和细胞生物学研究方法的不断改进，使得对于细胞凋亡的分子调控机制的研究有了很大的进展。如Apafs的发现[1]，IAPs家族新成员Survivin蛋白[2]，Bcl-2家族的Bcl2-L-10等[3]。现已证实细胞内存在二条凋亡信号转导通路，即死亡受体信号通路和死亡受体非依赖的转导通路[4]，在两种信号通路中，线粒体起到了枢纽的作用，且两种信号通路在一定的状态下可发生“信号交谈” [5]。本文主要探讨了进几年来细胞凋亡的信号转导领域的进展,重点介绍了联系凋亡蛋白复合体的募集,胞质caspase蛋白家族及其抑制因子，线粒体内Bcl-2家族,细胞核内转录因子等凋亡蛋白因子所构成的细胞凋亡信号分子的网络调控机制。 关键词：细胞凋亡；信号转导；分子调控 细胞凋亡与细胞生长、分裂和增殖一样是维持生物体平衡的重要环节，并且在很多疾病包括癌症，获得性免疫综合症（AIDS），神经退行性病变，自身免疫失调，病毒感染，心肌跟梗塞等过程中都起着重要的作用[6,7]，并且贯穿于细胞凋亡过程的始终。因此，对于研究细胞凋亡的分子调控机制，尤其是阐明已知凋亡相关信号分子的具体信号通路和寻找新的基因调控途径近年来引起很多科学家的高度关注，细胞凋亡信号转导的分子调控机制也成为科学家研究的热点之一。 细胞凋亡是多细胞有机体调节发育的一个重要特征，是指细胞在内、外因子的严格控制下一种有步骤有活性的生理性自行消亡的过程。在过去的十几年中，其分子机制的研究揭示：细胞凋亡大致要经历启动、调控、执行和最后死亡四个阶段。其中，细胞核内各种转录因子，细胞器线粒体内Bcl-2家族蛋白，细胞膜上各种功能复合体的募集（如TRADD，FADD，CARD 等），细胞质内系列caspase蛋白家族的级联放大，第二信使，细胞周期蛋白，骨架蛋白，结构蛋白以及内质网和线粒体成分等均参与凋亡形成，而其他与细胞生长，分化，增殖等密切相关的信号转导通路，如涉及对细胞生存发挥重要作用的的蛋白磷酸化酶，c-Jun激酶，P18激酶和cdc-2激酶皆与凋亡的信号转导有联系[8]。现已证实细胞内存在二条凋亡信号转导通路，即死亡受体信号通路和死亡受体非依赖的转导通路[4]，在两种信号通路中，线粒体起到 - 1 -
细胞的凋亡 凋亡抑制蛋白(inhibitors of apoptosis , IAPs)是细胞内一类独特的抗凋亡蛋白家族,包括XIAP，c-IAP1，c-IAP2，神经元凋亡抑制蛋白(NIAP) ,ML-IAP, Apollon和survivin。IAPs通过在体外或体内抑制不同的caspases而抗细胞凋亡。与其他的可抑制上游 caspases的蛋白不同, IAPs是唯一的内源性 caspase 抑制物【1】。 Survivin(生存素)是凋亡抑制蛋白家族中的成员，是迄今发现最强的凋亡抑制因子，于1997年由耶鲁大学Alfieri【2】等用效应细胞蛋白酶受体1(effector-cell protease receptor 1, ERP-1)在人类基因库的杂交中分离出来，Survivin大量表达于胚胎及婴幼儿组织中，在正常的分化组织中几乎检测不到【3】，然而却在60余种肿瘤细胞株和大部分人体肿瘤组织过度表达。 1.Survivin的分子结构 IAP家族蛋白一般在N末端含有 2～3个串联的含有 Cys/ His的保守冠状病毒IAP重复序列结构域(Baculovirus IAP Repeat, BIR)，发挥着极为重要的凋亡抑制作用。IAPs家族发挥抗凋亡作用的机理是通过BIR功能区之间的连接序列直接与Caspases家族蛋白结合，抑制细胞凋亡的发生。多数IAPs的C末端还含有一个环指状结构域(RING-finger domain)能够与两个锌原子形成配位键。这一锌指结构对于IAPs家族蛋白抗凋亡的功能密切相关。只有包含BIR2功能区的IAPs蛋白分子才具有结合和抑制死亡蛋白酶的功能，单一BIR1， BIR3或环指结构以及它们的任意组合蛋白体均无此效应。 Ambrosini 等【4】测定并绘出了Survivin基因完整的基因图谱，全长14796 bp，位于距离端粒约3%的位置。Survivin 基因与EPR-1 基因的编码区序列高度互补，位于染色体17q25的同一基因族，含有3个内含子和4个外显子，编码产生1个由142个氨基酸组成的胞浆蛋白，分子量约为16. 5kD。Survivin只含有一个BIR区域，C末端有一个α卷曲螺旋结构，不含环指状结构域【5】。 Survivin是唯一具有剪接异构体的IAP基因，一个是序列中缺少外显子3的survivin-ΔEX3；另一个是把部分内含子2作为隐蔽的外显子的survivin-2B。两者序列的改变导致了相应蛋白质结构和功能发生了显著变化，survivin-ΔEX3仍保留抗凋亡特性，survivin-2B抗凋亡功能则显著下降[6]。2004年Badran A等[7]发现survivin的另一新剪接异构体survivin-3B，survivin-3B 含有5个外显子，比survivin多3B外显子， survivin-3B包含单一的BIR，这对于其抗调亡作用致关重要。最近，包含两个外显子，3'为197bp的内含子的survivin-2α发现【8】。其终止密码在第2内含子，编码产生74个氨基酸的蛋白质。survivin的剪接异构体的功能尚不清楚，初步认为survivin-ΔEX3与线粒体依赖性凋亡通路有关，另外，证实survivin-2α能减弱survivin的抗凋亡活性[7]。 Survivin的异构体如图1。