细胞凋亡的生物学意义与其相关基因
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第十三章细胞衰老与凋亡本章要点:本章着重阐述细胞生命的基本现象衰老与死亡。
要求掌握细胞衰老的基本特征及基本原理,重点掌握细胞凋亡的生物学意义,细胞凋亡的研究进展,细胞凋亡的形态和生化特征、分子机制及检测方法。
一、名词解释1、细胞衰老2、Hayflick界限3、致密体4、端粒5、细胞死亡6、细胞凋亡7、凋亡小体8、DNA ladders9、细胞坏死 10、caspase 家族 11、bcl-212、P53二、填空题1、体外培养的细胞的增殖能力与的年龄有关,也反映了细胞在体内的状况;细胞衰老的决定因素存在于内;决定了细胞衰老的表达而不是细胞质。
2、衰老细胞的膜的减弱、能力降低;线粒体的数目,嵴呈状;核的体积、核膜、染色质。
3、端粒是由简单的富含和的DNA片段的序列组成;随着每次细胞分裂,端粒会。
4、端粒酶以自身的一段为模板,通过出一段端粒片段连接在染色体的端粒末端,从而保持了细胞的生长;人类正常组织的体细胞端粒酶活性。
5、ROS主要有三种类型即:、和。
6、2002年的生理学或医学诺贝尔奖颁给了两位英国科学家和一位美国科学家,以表彰他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的所作出的重大贡献。
7、细胞凋亡的发生过程,在形态学上可分为三个阶段,即、和。
8、HIV进入人体后,引起CD4+T细胞数目的重要机制就是。
9、细胞凋亡最主要的生化特征是由于内源性的活化,被随机地在核小体的部位打断,结果产生含有不同数量的的片段,进行电泳时,产生了特征性的,其大小为的整倍数。
三、选择题1、下列不属于细胞衰老结构变化的是()。
A、细胞核随着分裂次数的增加而增大B、内质网呈弥散状C、线粒体的数目随分裂次数的增加而减少D、线粒体体积随分裂次数的增加而减小2、致密体属于()A、初级溶酶体B、次级溶酶体C、残体D、都不对3、端粒存在于()。
A、细胞质中B、中心体C、线粒体上D、染色体上4、细胞凋亡是指()。
A、细胞因年龄增加而导致正常死亡B、细胞因损伤而导致死亡C、细胞程序性死亡D、细胞非程序性死亡5、在caspase家族中,起细胞凋亡执行者作用的是()。
名词解释:1.cellular aging:即细胞衰老,是指细胞在执行生命活动的过程中,随着时间的推移,细胞的增殖能力和生理功能逐渐出现衰退的过程。
2.cell biology:即细胞生物学,是研究细胞生命现象发生的规律及其本质的科学。
3.cell differentiation:即细胞分化,是指由同一来源的细胞(如受精卵)逐渐产生出形态结构、功能和生化特征各不相同的一类细胞群,形成这种稳定性差异的过程称为细胞分化。
4.gene differential expression:即基因差异性表达,多细胞生物个体发育与细胞分化过程中,其基因组DNA 并不全部表达,而呈现选择性表达,它们按照一定的时空顺序,在不同性别和同一细胞的不同发育阶段发生差异性表达。
5.Cysteine aspartic acid speific protease:即半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶,简写为Caspase,是一类半胱氨酸蛋白水解酶,为线虫凋亡基因ced-3的同源物,是引起细胞凋亡的关键酶。
6.Caspase:是一类半胱氨酸蛋白水解酶,简称为Caspase;为线虫凋亡基因ced-3的同源物,是引起细胞凋亡的关键酶。
7.Apoptosis:即细胞凋亡,是指细胞在一定的生理或病理条件下,一种主动的由基因决定的细胞自杀过程。
8.限制点(restriction point):或者称为启动点是G0期细胞进入G1早期的一个检查点,也是哺乳动物细胞周期G1晚期控制进入S期的调节点,相当于酵母的Start检查点。
9.检查点(checkpoint):是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制。
10.收缩环(contractile ring):紧贴于细胞分裂部位细胞膜内侧,包含可收缩的肌动蛋白束和肌球蛋白II。
一.简述细胞衰老的意义及研究途径。
细胞衰老研究具有越来越重要的意义:细胞衰老是机体衰老和死亡的基础,也是众多老年性疾病的基础。
细胞凋亡的概念和意义细胞凋亡(apoptosis)是指细胞在特定生理或病理条件下,受到内在遗传机制的触发,而主动进行的一种细胞自我毁灭的过程。
这一过程涉及一系列有序的细胞内分子事件,包括细胞形态的改变、基因的调控以及能量的代谢等。
细胞凋亡不仅是一种自然的生理过程,而且对生物体具有重要的生物学意义。
一、细胞凋亡的概念细胞凋亡这一概念最早由比利时学者V. Kerr于1972年提出,是指细胞在一定的生理或病理条件下,受到内在遗传机制的触发,而主动进行的一种细胞自我毁灭的过程。
这一过程具有一系列独特的形态学和生物化学特征,如细胞皱缩、核染色质凝集、细胞器完整性的丧失以及细胞膜内陷或出芽等。
这些特征标志着细胞的死亡过程与细胞的自然生长和分裂过程有着根本的区别。
二、细胞凋亡的意义1.维持内环境稳定:细胞凋亡在维持生物体内环境稳定中起着重要的作用。
例如,人体手指和脚趾的末端细胞在发育过程中会受到程序性的死亡信号,以保证我们的手脚指尖能够保持正常的形状和功能。
同样,生殖器官中精子和卵子的死亡也是为了保证生物体的生殖过程能够正常进行。
2.清除有害细胞:当体内出现异常细胞,如癌变或病毒感染的细胞时,细胞凋亡机制会对其进行识别并启动死亡程序,以清除这些有害细胞。
这在一定程度上阻止了疾病的发生和扩散。
3.塑造胚胎发育:在胚胎发育过程中,细胞凋亡起着至关重要的作用。
例如,人类胚胎在发育过程中会经历一系列的细胞凋亡过程,以确保身体各部分能够正常形成。
4.防止过度生长:细胞凋亡能够防止生物体过度生长。
例如,当手指或脚趾末端受到损伤时,周围的细胞会通过凋亡机制进行自我毁灭,以防止伤口处过度生长形成赘生物。
5.参与免疫反应:细胞凋亡在免疫反应中也起着关键作用。
当体内出现病原体(如病毒、细菌等)时,免疫系统会通过激活细胞凋亡机制来清除这些病原体及其宿主细胞。
这有助于保护生物体免受感染和疾病侵害。
6.保持组织更新:在成年阶段,人体需要不断更新和修复受损的组织。
细胞凋亡学说-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述细胞凋亡是一种普遍存在于多细胞生物中的重要细胞死亡方式。
相较于其他形式的细胞死亡,细胞凋亡具有高度规律性、可逆性以及对细胞周围环境的敏感性。
自细胞凋亡学说的提出以来,它在生物学研究领域引起了广泛的关注与讨论。
细胞凋亡学说的提出,为研究细胞死亡的机制以及疾病的发生提供了重要的理论基础。
早期的研究表明,细胞凋亡可以通过调节各种细胞信号途径来实现,如细胞内的凋亡信号通路和细胞外的细胞凋亡诱导因子。
通过这些信号通路的调控,细胞可以被准确地激活和执行死亡程序。
此外,细胞凋亡在维持机体内稳态和组织发育中也起着重要的作用。
在发育过程中,细胞凋亡帮助塑造形态结构,并清除不需要或异常的细胞。
此外,细胞凋亡还参与抵抗感染和防止肿瘤的形成,对维持机体的正常功能至关重要。
然而,尽管细胞凋亡学说在生物学研究中获得了广泛的支持,但它仍然存在一些争议和未解之谜。
首先,细胞凋亡的具体调控机制尚不完全清楚,特别是在复杂的生理和病理过程中。
其次,细胞凋亡是否是一种可逆的过程还存在争议,尤其是在某些特定条件下。
随着科学技术的不断发展,对细胞凋亡的研究也在不断深入。
新的发现和理论的提出将进一步推动细胞凋亡学说的发展,并为疾病治疗和药物研发提供新的思路和策略。
细胞凋亡学说的深入研究将有助于我们更好地理解生命的奥秘,并为人类健康和生命科学的进一步发展提供重要的基础。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以围绕以下几个方面展开:1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述:第一部分为引言部分,包括概述、文章结构和目的。
在概述部分,将介绍细胞凋亡作为一个重要的生物学过程,并简要阐述其背景和意义。
文章结构部分将概述本文的章节安排,给读者一个整体的框架。
目的部分将明确本文旨在探讨细胞凋亡学说的基本原理、调控机制以及其意义和应用、争议与发展。
第二部分为正文部分,将重点阐述细胞凋亡的定义和基本原理,探讨细胞凋亡的产生机制和特征。
诱导细胞凋亡的相关基因
1. P53基因:作为肿瘤抑制基因的重要代表之一,P53可以诱导细胞凋亡,并调节DNA修复、细胞周期和细胞老化等生物学过程。
2. BCL-2家族基因:BCL-2家族基因包括促凋亡成员和抑制凋亡成员,其中促凋亡成员如BAX、BAK等可促进细胞凋亡,抑制凋亡成员如BCL-2、BCL-XL等则可以抑制细胞凋亡。
3. CASPASE基因:CASPASE基因编码半胱氨酸蛋白酶,可以参与细胞凋亡的信号转导和执行阶段。
4. TNF家族基因:TNF家族基因包括TNF-α、FasL等,其编码的蛋白质可以引发细胞凋亡信号,因此常用于肿瘤治疗。
5. PI3K/Akt/mTOR信号通路基因:该信号通路在多种肿瘤中异常活化,与凋亡抵抗相关,因此相关基因可作为肿瘤治疗靶点。
P53基因名词解释细胞生物学在细胞生物学中,p53基因是一个备受关注的重要主题。
它作为一种关键的细胞生物学基因,在细胞的生命周期和分化过程中扮演着主要角色。
p53基因的发现和研究对于人类疾病的治疗和预防有着重要的意义。
本文将根据这一主题,深入探讨p53基因在细胞生物学中的作用和意义。
1. p53基因的概念p53基因是一种编码蛋白质的基因,位于人类染色体17号上。
它被称为“细胞生物学的守护神”,具有调控细胞凋亡、DNA修复和细胞周期的重要功能。
p53基因在细胞生物学中扮演着重要的角色,其突变和异常可导致细胞异常增殖和癌症等疾病的发生。
2. p53基因的作用p53基因在细胞的生命周期中发挥着关键作用。
它能够感知DNA损伤和其他生物压力,通过激活相关的信号传导通路来引导细胞做出应对。
p53基因在细胞分化和增殖中起着重要的调控作用,保护细胞不受外界环境的损伤。
3. p53基因与细胞凋亡细胞凋亡是细胞生物学中一个重要的现象,而p53基因在其中扮演着关键的角色。
当细胞受到损伤或其他不利因素时,p53基因能够启动凋亡程序,促使受损细胞自行逝去,以保护整个器官或组织不受进一步的伤害。
4. p53基因在癌症中的作用p53基因在细胞生物学中的另一个重要作用是抑制肿瘤的发生。
正常情况下,p53基因能够监测细胞的DNA损伤并进行修复,或者促使受损细胞凋亡。
然而,在很多癌症中,p53基因被突变或失活,导致肿瘤细胞失去了正常的生长和凋亡调控,从而促进了癌症的发生和发展。
5. 个人观点和总结p53基因作为细胞生物学中一个备受关注的主题,其在细胞凋亡、DNA修复和癌症抑制中的作用备受肯定。
我个人认为,对p53基因的深入研究将有助于我们更好地了解细胞生物学中的重要调控机制,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和方法。
在本文中,我们对p53基因在细胞生物学中的重要性进行了全面的探讨,并介绍了其在细胞凋亡和癌症发生中的作用。
通过对p53基因的研究,我们可以更好地理解细胞的生命周期和调控机制,为相关疾病的预防和治疗提供更深入的认识和新的治疗策略。
细胞生物学论文细胞凋亡与内质网的研究进展内质网细胞凋亡与内质网的研究进展生物技术10-2 李大云摘要:内质网是细胞凋亡信号传导途径中起重要作用的细胞器;细胞凋亡,是生物体细胞的主动消亡过程,是多细胞生物体调控机体发育、控制细胞衰老、维持内环境更稳定的重要仍然维持机制。
细胞凋亡发生过程的启动和进行受到精确调控,具有独特而复杂的信号系统。
各种凋亡信号通过信号通路传至细胞内,激活靶分子底物而产生蛋白效应,引发细胞凋亡。
一般认为,细胞凋亡存在三条主要通路:线粒体通路、内质网谢利谢通路和死亡受体通路,各通路间有互相联系,共同动态平衡细胞凋亡。
关键词:内质网、细胞凋亡细胞凋亡是细胞的程序性死亡,重要环节是生物体孕期的一个重要环节,我们非常有必要学术研究促使细胞凋亡的因子,现在,让调节我们看下内质网是如何调节蛋白质凋亡的。
细胞凋亡的概念及其生物学意义细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程。
由于细胞凋亡遭到受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,所以也常常被称为细胞编程性死亡。
在生物的生长发育过程中,细胞凋亡是不可或缺的一个重要方面。
细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进行,自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都起着非常关键的作用。
通过细胞凋亡,母体得以清除不再需要的细胞,而不引起发炎反应。
在发育过程中,幼体的缩小和退化如蝌蚪尾的消失等,都是通过细胞的清除也是通过细胞凋亡来实现的。
在成熟个体的组织中,细胞的自然更新,被病原体感染呼吸道细胞的封堵也是通过PCD来完成的。
是所有多细胞组织的重要的基本功能。
凋亡发生的生物化学和形态变化在从线虫到人类的种属不同问高度保守,对于胚胎发育和正常细胞稳态的维持有非常重要的。
凋亡证明细胞现已功能的丧失可以促进肿瘤和自身免疫疾病的频发;而凋亡过度又可以引发退行性扭曲,肾病如免疫缺陷和神经系统退行性慢性等。
所以凋亡过程的正确调控有著对机体具有极其重要的意义。
多种因素可以触发增生。
协和2014,细胞生物学2224填空35分,较简单,回来补充判断10分,名词解释45分:脂阀模型,核壳体,线粒体病,双向凝胶电泳,质粒,g蛋白偶联受体,微绒毛,核纤层,纺锤体,染色体乙酰化,细胞周期同步,原生殖细胞,胚胎干细胞,终末分化细胞,黏着斑。
大题12*5=60分:原位杂交与免疫荧光异同,细胞质基质和功能,细胞周期和调控,动物细胞凋亡途径,膜泡运输的分类和功能。
2014中山大学考博真题细胞生物学一、名词解释1.基因表达2.核小体3.呼吸链4.MAP激酶级联反应5.细胞周期检查点二、论述1.以炎症反应时白细胞渗出为例,说明细胞粘连分子如何作用。
2.试述微管和微管蛋白的功能。
体外组装微管的条件?3.试述细胞内膜系统中膜性细胞器的相互关系?4.以胰岛素为例,说明受体酪氨酸激酶传导途径?5.举例说明mRNA核受体(转录前产物)剪接。
简述mRNA核受体交替剪接的意义。
细胞生物学1.以白细胞渗出为例简述细胞黏附因子的作用。
2.微管及微管相关蛋白的作用,体外合成微管的条件。
3.膜性细胞器之间的相互作用。
4.以胰岛素为例,简述酪氨酸激酶信号通路。
5.mRNA前体的剪接以及mRNA交替剪接的意义。
浙江大学2013年考博回忆细胞生物学(乙)一、名词解释(全中文4分×9 )细胞膜的主动运输P80 细胞分化P7,285 自噬P125(自噬性溶酶体、自噬体)信号肽P112,241 干细胞P8,401 蛋白激酶P377 微管P146 细胞骨架P13,143 呼吸链P185二、问答题(10选8题,64分):1.细胞连接的概念,分类及特点。
P3352.线粒体在细胞死亡中的作用:P318、P331或P1803.有丝分裂M期各时相的事件及特征。
P256-2634.微丝的概念及生物学功能。
P154、P159-1635.微管的生物学功能。
P151-1546.大分子及颗粒物质在细胞内的转运途径。
P94-977.谈谈你对细胞膜液态镶嵌模型的认识。
第一节细胞凋亡的生物学意义及其相关基因对于一个多细胞生物来说,要维持完整性和保持平衡性,凋亡是一个非常重要的生物学过程。
多细胞生物的诞生、生长、发育、存活以及死亡,无一不伴随着细胞凋亡过程。
关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点。
细胞,至少是培养的二倍体细胞,有一定的寿命;它们的增殖能力不是无限的,而是有一定的界限,这就是 Hayflick 界限。
癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞,其染色体数目或形态已经不同于原先的细胞细胞的增殖能力与供体年龄有关。
物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系。
一、细胞衰老二倍体细胞的衰老是由细胞本身决定的。
决定细胞衰老的因素在细胞内部,而不是外部的环境;是细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老。
在机体内,细胞的衰老和死亡是常见的现象,甚至在个体发育的早期也会发生;衰老动物体内,细胞分裂速度显著减慢,其原因主要是G1期明显延长;衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老;二、衰老细胞结构的变化细胞核的变化:体外培养的二倍体细胞,细胞核随着细胞分裂次数的增加不断增大;细胞核的核膜内折(invagination)、染色质固缩化。
2. 内质网的变化:衰老动物内质网成分弥散性地分散于核周胞质中,粗面内质网的总量似乎是减少了。
3.线粒体的变化:通常细胞中线粒体的数量随龄减少,而其体积则随龄增大;致密体的生成:脂褐质,老年色素等。
4.膜系统的变化:衰老的细胞,其膜流动性降低、韧性减小。
衰老细胞间间隙连接减少;细胞膜内(P面)颗粒的分布也发生变化(减少)三、细胞衰老的分子机理氧化性损伤学说:代谢过程中产生的活性氧基团或分子(ROS---O2-, OH-, H2O2),引发的氧化性损伤的积累,最终导致衰老。
端粒与衰老:发现端粒长度确实与衰老有着密切的关系,提出细胞衰老的“有丝分裂钟”学说(Harley,1990)。
rDNA与衰老: 酵母染色体外rDNA 环的积累,导致细胞衰老。
沉默信息调节蛋白复合物与衰老:复合物存在于异染色质区,其作用在于阻断所在位点DNA转录。
.细胞衰老的分子机理:基因和WRN基因与衰老:SGS1基因和WRN基因同源,编码解旋酶;酵母sgs1突变体寿命明显短于野生型(平均代:代); wrn突变引发早老症.2.发育程序与衰老:线粒体DNA与衰老: Sen-DNA(80年代);mtDNA突变积累与细胞衰老有关(一)细胞死亡的方式死亡是生命的普遍现象,但细胞死亡并非与机体死亡同步。
正常的组织中,经常发生“正常”的细胞死亡,它是维持组织机能和形态所必需的。
细胞死亡的方式通常有3种:①细胞坏死(necrosis)②细胞凋亡(apoptosis)③细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)影响因素:化学因素(如强酸、强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐射)、生物因素(如病原体)、坏死细胞的形态改变。
病理过程酶性消化:参与此过程的酶,如来源于死亡细胞本身的溶酶体,则称为细胞自溶(autolysis);若来源于浸润坏死组织内白细胞溶酶体,则为异溶(heterolysis)蛋白变性坏死细胞的形态改变初期:胞质内线粒体和内质网肿胀、崩解,结构脂滴游离、空泡化,蛋白质颗粒增多,核发生固缩或断裂。
2)中期:随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂,以及嗜碱性核蛋白的降解,细胞质呈现强嗜酸性,导致细胞结构完全消失。
3)末期:细胞膜和细胞器破裂,DNA降解,细胞内容物流出,引起周围组织炎症反应。
细胞死亡现象也是生命新陈代谢的固有本质,例如胚胎发育、正常组织更新,以及在增殖淋巴细胞群体中选择适当的克隆,这种细胞生理性死亡是种系发育史中早就存在的,有利于动物发育中的许多生命功能。
2.细胞凋亡1972年Keer根据细胞发生了与坏死完全不一样的死亡过程而提出了细胞凋亡(Apoptosis)的概念。
指细胞在生理或病理条件下,遵循自身的程序,自己结束其生命的过程。
它是一个主动的、高度有序的,基因控制的,一系列酶参与的过程。
死亡是生物体普遍存在的现象并非每个细胞都能走到终点,相当一部分细胞,甚至绝大部分细胞都会在中途凋亡。
细胞凋亡过程中细胞核染色质的形态学改变分为三期:早期的细胞核呈波纹状或呈折缝样部分染色质出现浓缩状态;中期细胞核的染色质高度凝聚、边缘化;晚期的细胞核裂解为碎块,产生凋亡小体。
凋亡细胞的主要特征①染色质聚集、分块、位于核膜上,胞质凝缩,最后核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体②凋亡小体内有结构完整的细胞器,还有凝缩的染色体,可被邻近细胞吞噬消化,因始终有膜封闭,没有内溶物释放,故不会引起炎症③凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质,但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止。
④核酸内切酶活化,导致染色质DNA在核小体连接部位断裂,形成约200bp整数倍的核酸片段,凝胶电泳图谱呈梯状。
⑤凋亡通常是生理性变化,而细胞坏死是病理性变化。
凋亡的意义由基因控制细胞有目的,有选择性的自我消亡过程,这种淘汰机制是保证生命进化的基础。
生物适应环境的需要,使各种细胞的生存时限达到平衡。
细胞凋亡与细胞坏死的区别区别点细胞凋亡细胞坏死起因生理或病理性病理性变化或剧烈损伤范围单个散在细胞大片组织或成群细胞细胞膜保持完整,一直到形成凋亡小体破损染色质凝聚在核膜下呈半月状呈絮状细胞器无明显变化肿胀、内质网崩解细胞体积固缩变小肿胀变大凋亡小体有无DNA呈梯状呈涂抹状蛋白合成有无调节过程受基因调控被动进行炎症反应无有3.细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)细胞程序性死亡是胚胎正常发育所必需的。
PCD和细胞凋亡常被做为同义词使用,但两者实质上是有差异的。
PCD是一个功能性概念,描述在一个多细胞生物体中,某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的,并受到严格控制的正常组成部分。
凋亡是一个形态学概念,指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式PCD的最终结果是细胞凋亡,细胞凋亡并非都是程序化的。
二、细胞凋亡的相关基因(一)Fas受体是凋亡的主要引发剂1、Fas受体基因定位在10q23,全长25kb,有9个外显子和8个内含子。
表达产物是跨膜蛋白,重要分布在外周血中活化的T、B细胞。
2、Fas配体基因定位在1q23,全长8kb,包含4个外显子和3个内含子。
表达类膜蛋白。
3、作用Fas受体与Fas配体的相互作用启动了细胞凋亡的通路。
当载有Fas配体的细胞相互作用时,载有Fas受体的细胞将会发生凋亡Fas的聚集过程Fas能形成同源三聚体,在与配体作用前装配成更大的聚合体,FasL作用Fas时,一个聚集过程能使Fas激活通路的下游Fas介导的细胞凋亡途径。
4、Fas的特点胞外区:三个富含半胱氨酸的胞内区:死亡结构域(Death domain,DD)FasL与Fas结合,使胞内的DD区构象改变,然后与接头蛋白FADD的DD区结合。
FADD的N端DED区(death effector domain)就能与Caspase-8(或-10)前体蛋白结合形成DISC (death-inducing signaling complex ),引起caspase-8、10通过自身剪激活,启动caspase的级联反应,使caspase-3、-6、-7激活,这几种Caspase可降解胞内结构蛋白和功能蛋白,最终导致细胞凋亡。
Fas/FasL系统在免疫系统中的意义参与免疫调节:活化成熟的外周T细胞主要通过Fas/FasL系统介导的细胞凋亡清除与自身抗原有交叉反应的克隆和由自身抗原激活的细胞克隆以限制T细胞克隆的无限增殖,防止对自身组织的损伤,即产生外周免疫耐受。
淋巴细胞凋亡异常导致的免疫耐受失控,是自身免疫性疾病的主要病因细胞毒T细胞(CTL)通过FasL诱导靶细胞凋亡某些肿瘤细胞也可以通过这一途径诱导淋巴细胞凋亡,从而逃脱免疫监控。
(二)Caspase家族半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3,是引起细胞凋亡的关键酶,一旦被信号途径激活,能将细胞内的蛋白质降解,使细胞不可逆的走向死亡。
特点:①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性;②总是在天冬氨酸之后切断底物,所以命名为caspase(cysteine aspartate-specific protease)③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体,大、小亚基由同一基因编码,前体被切割后产生两个活性亚基。
caspase的抑制因子IAPs(inhibitors of apoptosis proteins):属于一个庞大的蛋白家族,能通过BIR结构域(baculovirus IAP repeats domain)与caspase结合,抑制其活性,如XIAP。
(三)Apaf-1Apaf-1称为凋亡酶激活因子-1(apoptotic protease activatingfactor-1)在线虫中的同源物为ced-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结构特点CARD(caspase recruitment domain)结构域,能召集caspase-9 ced-4 同源结构域,能结合ATP/dATP;C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caspase-9(Apaf-3)参与。
Apaf-1/细胞色素c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,激活caspase-3,启动caspase级联反应。
(四)Bcl-2家族Bcl-2为凋亡抑制基因,是膜的整合蛋白。
功能相当于线虫中的ced-9。
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。
1-4个Bcl-2同源结构域(BH1-4),有一个羧端跨膜结构域。
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(五)p53抑癌基因功能是在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,(六)c-myc促进细胞增殖、抑制分化;能激活那些控制细胞增殖的基因;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,反之细胞凋亡作用:基因产物都位于细胞核内,可与某些特定D N A相结合,影响D N A复制的起动过程或对转录进行调控,从而实现其调节细胞生长、增殖、分化的目的。
第二节细胞凋亡信号的传递一、经典的信号传递途径(一)酶偶联受体介导的信号传递与细胞凋亡1、受体活化蛋白激酶是细胞凋亡信号传递途径中重要的酶类,其激活需要受体的活化。