与细胞凋亡相关的蛋白酶研究进展
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细胞死亡途径的研究进展细胞死亡是生命的普遍现象之一,它与许多生物学过程有关。
细胞死亡的途径可以分为自然死亡、程序性死亡以及异常死亡三类。
自然死亡是由于受到一些自然因素的影响,如受到阳光、风吹雨淋、食物短缺等情况,导致细胞不能正常生长,最终导致细胞死亡。
程序性死亡指在一定的条件下,某些细胞按照一定的程序逐渐活化亢奋,最后自我引发细胞死亡。
异常死亡指细胞死亡的过程较快,和正常的细胞死亡过程不同。
本篇文章主要关注程序性死亡,即细胞凋亡的研究进展。
细胞凋亡是一种重要的程序性细胞死亡途径。
细胞凋亡首先是由于内部或外部刺激物的作用,导致细胞DNA损伤,而后细胞内产生许多蛋白酶,开始对胞质内的蛋白质进行分解。
此外,细胞色素C也会在这个过程中被释放出来,与某些蛋白质结合形成一个“复合体”,并参与了细胞凋亡。
最终,细胞内的分子全部被消化,细胞逐渐萎缩、变形、断裂,最终死亡并被吞噬。
细胞凋亡是一个非常复杂的过程,与许多生理和病理学过程有关。
细胞凋亡的产生与许多生理和病理学过程有关。
一些生理过程,如促细胞分化、发育、成熟、T淋巴细胞的选择性消失和免疫耐受、器官形成、染色体减数分裂和卵子的成熟等都与细胞凋亡有着千丝万缕的联系。
所以,对该过程的研究具有重要的生物学和医学意义。
近年来,随着研究的不断深入,人们对细胞凋亡的产生机制有了更为深入的理解。
受内部或外部刺激物的作用,细胞内凋亡相关基因的表达会发生变化,发生了许多信号通路和生化反应。
这些反应涉及到大量的蛋白质,包括凋亡诱导因子、凋亡抑制因子、凋亡激活受体、凋亡反应蛋白等。
在细胞凋亡过程中,各种凋亡相关基因和蛋白质发挥着重要作用,细胞凋亡的产生是一个非常复杂的生物学过程。
目前,人们已经对细胞凋亡的分子机制掌握了一定的程度。
其中,一些凋亡相关基因和蛋白质的发现和研究有助于我们更好地理解这个过程。
例如,BCL-2家族蛋白是一类重要的凋亡调节蛋白,是抑制细胞凋亡作用最为强烈的调节因子之一。
蛋白酶体在蛋白质降解中的作用及其研究进展蛋白酶体是一种重要的细胞蛋白质降解机制,具有广泛而重要的生理生化功能。
它们广泛存在于真核生物细胞内,包括酵母、哺乳动物和人类细胞等。
在许多生物学过程中,蛋白酶体都扮演着重要的角色,如细胞周期调节、细胞凋亡、免疫应答和应激反应等。
本文将介绍蛋白酶体在蛋白质降解中的作用及其研究进展,从分子生物学、细胞生物学和病理学等多个角度探讨蛋白酶体的作用机制和未来发展方向。
一、蛋白酶体的结构和功能蛋白酶体是真核细胞质内典型的蛋白质降解体系,其结构由OPA1(Outer membrane protein A1)、13个蛋白质子单元(Rpt1-Rpt13)和 13个蛋白质环单元(Rpn1-Rpn13)组成。
其中,OPA1和Rpn1-Rpn13负责靶向蛋白的定位和招募;Rpt1-Rpt13形成两个环状复合物ATPase活性中心,参与蛋白酶体中许多法氧化酶的活性和赋能蛋白质降解。
蛋白酶体的功能是将细胞内的蛋白质分解成短肽、氨基酸等小分子,以便被细胞再次利用或排出体外。
它也是细胞应激响应和自噬的重要机制之一。
二、蛋白酶体参与的生物学过程1. 细胞周期调节蛋白酶体在细胞周期调节中发挥重要作用。
例如,在有丝分裂的早期,蛋白酶体参与有丝分裂纺锤体的形成和调节,通过降解某些有丝分裂关键蛋白,具有重要生物学意义。
此外,蛋白酶体还参与细胞减数分裂和细胞生长等生物学过程。
2. 细胞凋亡在凋亡过程中,蛋白酶体参与细胞内部环境的破坏和细胞失活。
在凋亡过程中,细胞质内的蛋白酶体被激活,降解细胞内蛋白质的同时,还会降解一些关键细胞酶。
这些酶的降解会导致DNA损伤,最终导致细胞凋亡。
3. 免疫应答蛋白酶体在免疫应答中扮演重要角色。
例如,在T细胞激活过程中,蛋白酶体会调节细胞表面抗原CD4+和CD8+T细胞受体复合物的稳定性,从而帮助免疫系统正确识别外来抗原。
此外,一些病毒和细菌会通过干扰蛋白酶体的功能来逃避宿主机免疫攻击。
蛋白酶对细胞死亡的调控细胞死亡是机体的一个自我调节机制。
从细胞周期到生命周期,全过程是受到多种因素的调节支配,其中包括蛋白酶在细胞死亡信号传导过程中的重要作用。
蛋白酶是一个广泛的名词,它们可以促进蛋白质的降解或者分解,随着科学技术的不断提高我们逐渐发现蛋白酶在细胞调控中扮演着重要角色。
一、溶酶体相关的蛋白酶我们知道,溶酶体是细胞的“垃圾桶”,用于分解已经寿终的或者被细胞吞噬、利用的蛋白质、氨基酸和其他物质。
在细胞死亡过程中,溶酶体的蛋白酶也发挥了非常重要的作用。
当细胞出现明显的死亡信号时,溶酶体将释放其储备的各种酶类,包括水解酶、核酸酶和蛋白酶等,这些酶类能够分解细胞内的各种物质,从而促进细胞死亡过程的进行。
其中,一种非常常见的蛋白酶是半胱氨酸蛋白酶(cysteine protease),由于它可以与其他酶类协调工作,因此在溶酶体的酶家族中处于十分重要的位置。
二、卵白酶家族卵白酶家族是一个非常广泛的家族。
卵白酶在细胞死亡调控过程中较为常见。
基质金属蛋白酶(matrix metalloprotease)作为半胱氨酸蛋白酶的一种,它的产生和分泌十分关键。
研究表明,基质金属蛋白酶通过对细胞外基质的降解,能够促进细胞死亡过程的展开。
此外,还有其他卵白酶在细胞死亡调控过程中起到重要作用,比如信号调节酶4(signal-regulated kinase 4)和酪氨酸激酶csk(C-terminal Src kinase)等。
三、半胱氨酸蛋白酶家族半胱氨酸蛋白酶家族也是蛋白酶家族中的重要阵地,其中最为重要的是半胱氨酸蛋白酶(caspase)。
我们知道,caspase广泛存在于因凋亡而导致死亡的细胞中。
它不仅能够引发凋亡,还能建立与其他细胞死亡调控因子的交互作用,最终导致细胞凋亡。
此外,还有一些类似于caspase的样式蛋白酶(caspase-like proteases)在细胞死亡调控中发挥了非常重要的作用。
Caspase家族与细胞凋亡的关系一、本文概述细胞凋亡,也被称为程序性细胞死亡,是一种由基因控制的细胞自主有序的死亡方式。
它在生物体的发育、生长、平衡和稳态维持等过程中起着至关重要的作用。
在细胞凋亡的过程中,Caspase家族蛋白酶起着关键的角色。
本文旨在深入探讨Caspase家族与细胞凋亡之间的关系,包括Caspase家族的基本特性、它们在细胞凋亡中的功能机制,以及相关的调控网络和潜在应用。
我们将对Caspase家族进行简要的介绍,包括其成员的分类、结构特点以及活性调控等。
然后,我们将详细阐述Caspase家族在细胞凋亡过程中的关键作用,包括凋亡信号的接收、传递、放大和执行等阶段。
我们还将探讨Caspase家族与其他凋亡相关蛋白的相互作用,以及它们在细胞凋亡调控网络中的地位。
我们将展望Caspase家族在未来生物医学研究中的应用前景,特别是在癌症治疗、神经退行性疾病防治等领域中的潜在作用。
通过本文的阐述,我们期望能够更深入地理解Caspase家族与细胞凋亡的关系,为未来的生物医学研究提供有益的参考和启示。
二、Caspase家族概述细胞凋亡,也称为程序性细胞死亡,是生物体内一种至关重要的生理过程,负责维持机体的稳态,去除受损或不需要的细胞。
在这一过程中,Caspase家族扮演着核心的角色。
Caspase,全称为半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Cysteine-dependent Aspartate-directed Proteases),是一组存在于细胞质中的半胱氨酸蛋白酶,具有特定的天冬氨酸切割位点。
Caspase家族成员众多,按其功能和在凋亡过程中的作用,可以分为启动型Caspase(也称为上游Caspase,如Caspase-2, -8, -9, -10)和执行型Caspase(也称为下游Caspase,如Caspase-3, -6, -7)。
启动型Caspase在凋亡信号刺激下首先被激活,然后它们会激活执行型Caspase。
细胞凋亡研究进展一、本文概述细胞凋亡,亦被称为程序性细胞死亡,是一种在生物体内广泛存在的,高度有序的细胞自我消亡过程。
这一过程在个体发育、组织稳态维持以及对抗病原体等方面扮演着关键的角色。
然而,凋亡过程的失控或异常,也往往与一系列疾病的发生发展密切相关,如癌症、神经退行性疾病以及自身免疫疾病等。
因此,对细胞凋亡的深入研究不仅有助于我们理解生命的本质,还可能为疾病的治疗提供新的思路和方法。
本文旨在全面综述近年来细胞凋亡领域的研究进展,包括凋亡的分子机制、调控网络、以及凋亡在疾病发生和治疗中的应用等方面。
我们将首先回顾细胞凋亡的基本概念和主要特征,然后重点介绍近年来在凋亡分子机制方面的新发现,包括凋亡信号通路的精细调控、关键凋亡蛋白的新功能等。
我们还将对凋亡在癌症治疗、神经保护等领域的应用进行详细的探讨,以期为读者提供一个全面、深入的细胞凋亡研究现状概览。
二、细胞凋亡的基本过程与机制细胞凋亡,又称为程序性细胞死亡,是一种由基因控制的细胞主动死亡过程。
它与细胞坏死不同,细胞凋亡不是一件被动的过程,而是主动过程,它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用。
细胞凋亡是多细胞有机体为调控机体发育,维护内环境稳定,由基因控制的细胞主动死亡过程。
细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段:启动阶段:细胞凋亡的启动可以由多种因素触发,包括内源性因素(如DNA损伤、生长因子剥夺等)和外源性因素(如化疗药物、射线等)。
这些因素通过不同的信号转导途径,最终激活凋亡的执行者。
执行阶段:凋亡的执行阶段主要涉及到半胱氨酸蛋白酶(Caspase)家族的激活。
Caspase家族成员在凋亡过程中起着关键作用,它们能够切割多种细胞内蛋白,导致细胞结构和功能的破坏,最终引发细胞凋亡。
降解阶段:细胞凋亡的最后阶段,细胞内的蛋白和细胞器被Caspase 和其他蛋白酶降解,细胞逐渐失去其特有的形态和功能,最终形成凋亡小体。
这些凋亡小体随后被其他细胞吞噬,从而避免引发炎症反应。
细胞生物学中的细胞凋亡研究进展随着科技的不断进步,细胞生物学也在不断发展。
细胞凋亡作为一种重要的细胞死亡方式,在细胞生物学领域一直备受关注。
本文将对细胞凋亡的研究进展进行探讨。
一、细胞凋亡的定义细胞凋亡,又称程序性细胞死亡,是一种细胞主动自我死亡的过程。
与坏死不同,细胞凋亡是一种高度有序且可逆的病理过程。
正常情况下,细胞凋亡有助于维持组织器官的稳态,并对生长发育、免疫应答等过程起到重要调节作用。
二、细胞凋亡的机制细胞凋亡的具体机制仍在不断探索中,目前已经确定了一些主要的信号通路和关键分子。
其中,线粒体通路、细胞膜死亡受体通路和内源性信号通路是三个主要的凋亡途径。
线粒体通路是细胞凋亡的核心机制之一。
当细胞内环境发生不良变化时,线粒体膜通透性增加,导致细胞色素C和凋亡诱导因子释放进入细胞质,最终激活半胱天冬氨酸蛋白酶家族(caspase)。
细胞膜死亡受体通路通过外源性因子的刺激,激活特定的受体,进而激活Caspase家族,引发细胞凋亡。
TNF受体家族和FasL/Fas受体家族是细胞膜死亡受体通路中两个典型的信号传导路径。
内源性信号通路是细胞凋亡的另一重要机制。
细胞内的DNA损伤或其他形式的应激刺激可以激活P53、P73等转录因子,进而调控凋亡相关基因的表达,促进细胞凋亡。
三、细胞凋亡在生理和病理中的作用细胞凋亡在生理和病理过程中发挥着重要作用。
在生理情况下,细胞凋亡参与胚胎发育、组织分化、免疫系统发育等过程。
在病理情况下,细胞凋亡与许多疾病的发生和发展密切相关,如癌症、神经系统疾病和心血管疾病等。
细胞凋亡在肿瘤形成和治疗中发挥着重要作用。
肿瘤细胞凋亡的抑制是肿瘤发展的一个关键步骤。
研究表明,通过抑制肿瘤细胞的凋亡,可以促进肿瘤细胞的增殖和生存。
因此,开发针对肿瘤细胞凋亡的治疗策略,对肿瘤的治疗具有重要意义。
神经系统疾病是细胞凋亡研究的另一个重要领域。
在神经系统疾病中,细胞凋亡在神经元丢失和病变的过程中起着重要作用。
细胞凋亡途径的研究进展细胞凋亡,也称为程序性细胞死亡,是机体自我调节和维持内部环境稳态的一种重要生命现象。
细胞凋亡与肿瘤、免疫反应、组织结构形成和发育等生命过程密切相关。
尽管在过去的几十年里,细胞凋亡机制的研究已取得了巨大进展,但是我们对于这种基本生命现象的了解仍有很多不足。
本文将会从不同的角度探讨细胞凋亡途径的研究进展。
一、细胞凋亡的发现历程早在上世纪五十年代,科学家们就发现细胞可以死亡。
当时认为细胞死亡是无序的、非程序性的,是由环境因素如高温、化学药品等导致的。
直到上世纪七十年代,才由 John Fox 和 Gardner 进行的一系列实验,证实了细胞死亡是一个受到调节、具有规律性的过程,这才正式提出了细胞凋亡这一概念。
随着生物技术的发展,人们对于细胞凋亡的研究逐渐深入,发现了多种引发细胞凋亡的信号通路,包括内源性和外源性途径两类。
二、内源性途径内源性途径是由细胞内部的一系列调控因素所激活的。
这些调节因素可以是外界信号刺激、细胞代谢失衡等。
caspase 蛋白酶是内源性凋亡途径的核心酶,它能够切割特定的蛋白质,导致受体、酵母菌毒素等与死亡信号的结合以及细胞骨架瓦解等。
除了caspase,Bcl-2 家族蛋白也是内源性凋亡途径的重要成员。
在正常情况下,这些蛋白质能够调控细胞凋亡过程,但在肿瘤细胞中,它们的调控出现异常,对于恶性肿瘤的发展起到了重要作用。
三、外源性途径外源性途径也称为死亡受体介导的凋亡途径。
这种途径是由外部信号分子如 TNF-α、TRAIL 等激活死亡受体,从而启动的一系列信号通路。
这些信号会激活其下游的 caspase 酶,导致凋亡。
在外源性途径中,Bcl-2 家族蛋白也扮演了重要角色。
在恶性肿瘤中,死亡受体的异常表达或缺失常常导致肿瘤细胞凋亡受阻,从而缺乏有效的治疗方法。
四、细胞凋亡在肿瘤治疗中的应用肿瘤细胞凋亡的异常对于肿瘤发展和生长起到了重要作用。
因此,寻找新的方法来调控细胞凋亡以治疗肿瘤,已经成为当前肿瘤治疗领域的一个热点问题。
摘要目前国内外许多学者都逐渐认识到细胞内蛋白酶与细胞凋亡密切相关,认为这些蛋白酶可能在细胞凋亡的启动方面起着关键性作用。
本文就这些蛋白酶的种类,底物及其抑制剂的作用作一综述。
关键词:细胞凋亡;白介素1转换酶;蛋白酶 1 概述细胞凋亡是区别于细胞坏死的一种细胞死亡形式,它是在一定的生理和病理条件下,一种并不引起机体炎症反应的细胞程序性死亡(programmed cell Death, PCD)的过程。
细胞凋亡这一概念最早由Kerr等提出的[1],认为该种细胞死亡像秋天的树叶凋谢一样,故称谓“Apoptosis”,希腊文即凋亡之意。
细胞凋亡在形态学和生化改变方面具有特征性。
形态学改变包括细胞皱缩,染色质浓缩,核裂解成碎片,最终细胞膜及内质网膜将完整细胞器及碎片包裹成多个分散的凋亡小体。
生化改变以往认为内源性核酸内切酶活性增加染色质核小体间DNA断裂是引起凋亡的一个启动因子,但有些具有细胞凋亡特征性改变的却没有染色质核小体间DNA断裂,有的甚至缺乏细胞核[1],看来仅仅以此酶活性增加作为凋亡的启动因子,不能得到满意的解释。
目前许多学者都着重于对细胞内蛋白酶的研究,认为这些蛋白酶可能在细胞凋亡的启动方面起着关键性作用。
研究依据为:(1)在细胞凋亡早期已发现特异的、可复制的细胞内蛋白的降解[2]。
(2)某些蛋白酶抑制剂可抑制细胞凋亡的发生[3]。
(3)部分病毒蛋白质作用类似蛋白酶抑制剂,可以抑制细胞凋亡[4]。
(4)基因删除实验证明某些蛋白酶在细胞凋亡中起着主要作用[5]。
2 白介素1转换酶家族(ICE家族)在蛋白酶的研究中,研究得最早且最多的为白介素1转换酶(Interleukin 1 converting enzyme, ICE)是巯基蛋白酶的一种。
ICE的作用是将无活性的31KD的前白介素1(在天冬氨酸羧基端降解为有活性的17.5KD的细胞因子。
ICE由Black等和Kostura等[6]在1989年发现,此酶有高度的底物特异性。
ICE高度表达导致细胞死亡,而ICE抑制剂如痘苗病毒CrmA可抑制由各种不同刺激因子诱导的细胞凋亡[7]。
在线虫C.elegans的遗传学研究中发现1090个细胞中131个细胞出现了预定的细胞凋亡,调控该程序性死亡的基因已被确认。
基因删除实验证明有2个基因ced-3和ced-4是引起细胞凋亡所必需的。
尽管由ced-3编码的多肽其功能还不十分清楚,但这一分子显示与人类ICE有广泛的相同部分,ced-3蛋白与ICE有29%氨基酸残基同源性。
ced-3蛋白最长的保护顺序QACRG含有ICE活性所必需的半胱氨酸。
14C碘乙酰胺标记和晶体学研究[8]均发现ICE活性位于半胱氨酸残基,此基团在催化作用中起着关键作用。
活性型ICE是一个四聚体,由两个20KD和两个10KD亚基因组成。
它是由无活性型的45KD酶原在天冬氨酸-X连接处降解成20KD和10KD亚基。
晶体学研究提示2个亚基均是酶活性所必需的[8]。
由于ced-3蛋白和ICE间29%同源性促使对包括人类的哺乳类细胞凋亡过程中ICE作用的研究,已发现鼠成纤维细胞中ICE过度表达引起细胞凋亡。
若涉及ICE催化活性半胱氨酸和甘氨酸基团突变,则导致催化活性和诱导转染细胞凋亡的功能的丧失。
由ATP诱导的鼠腹膜巨噬细胞凋亡及亚胺环已酮及肿瘤坏死因子诱导的Hela细胞凋亡过程中均发现有成熟的白介素1释放[9],提示ICE在细胞凋亡中被激活。
目前对于与ICE活性有关的特异性底物还不十分清楚。
随着研究的不断深入,ICE家族成员不断扩大,统称为ICE同类物(ICE homologues)。
包括:1)Nedd-2,最初从鼠大脑细胞发育早期一组基因中发现的,后在人胎儿大脑细胞cDNA库中分离得到相同的基因,命名为Ich-1(即ICE和ced-3同类物-1),其编码蛋白顺序与ICE和ced-3相同[10],Ich-1有两种不同的mRNA即长Ich-1和短Ich-1。
长Ich-1过度表达诱导细胞凋亡。
而短Ich-1过度表达抑制细胞凋亡。
Ich和ICE相比不易被CrmA抑制[10]。
2)CPP32与ced-3同源性为35%,与ICE同源性为30%,其在真核细胞内的表达能诱导细胞凋亡。
CPP32又称为YAMA和apopain。
CPP32的底物特异性不同于ICE。
前者在P1-P4位点偏向性为四肽DEVD>YVAD,而后者偏向于YVAD。
前者易被DEVD-醛所抑制,后者易被YVAD-醛抑制。
CPP32能降解多二磷酸腺苷核糖多聚酶(PARP),ICE及长Ich-1并不降解PARP。
3)TX(亦称为ICErelⅡ或Ich-2),与ICE有50%同源性,与ced-3有30%等同性[12]。
该酶亦为巯基蛋白酶,能催化降解30KD的ICE前体变为有活性的ICE[12]。
TX在哺乳类动物细胞中的过度表达诱导细胞凋亡[12]。
TX几乎不降解前白介素1。
4)ICErel Ⅲ与ICE等同性为52%,与ced-3同源性为25%。
该酶也不降解前白介素1,但仍使转染的Hela 细胞发生凋亡。
5)Mch2,是近年来发现的一个ICE家族成员,在氨基酸水平上与ced-3有35%等同性,与ICE有29%的同等性。
Mch2不降解含有DEVD或YVAD产荧光的底物。
Mch2底物的偏向性可能与CPP32或ICE的偏向性有很大不同。
ICE家族偏向性成员的共同特性为:(1)这些蛋白酶参与催化降解作用依赖于P1位点的天冬氨酸,该特性与细胞毒T细胞特异的granzymeB有相同之处,后者为独特的丝氨酸蛋白酶。
(2)这些蛋白结构均为多聚体,一般为四聚体,由大为17-22KD,10-12KD的亚单位组成。
大小亚单位由单一的转录编码翻译成酶原,然后在各种天冬氨酸-X键处降解为两个亚单位。
所有的ICE同类物都是具有相似的催化位点和相似的在等电点及天冬氨酸结合的部位。
(3)这些蛋白酶均能自我催化或激活别的ICE 同类物。
由于在细胞凋亡过程中,ICE同类物并不是唯一的蛋白酶,许多描绘凋亡中蛋白酶的研究都是来源于蛋白酶抑制剂的研究,如TLCK、TPCK、TAME等,这些蛋白酶抑制剂抑制了与凋亡有关的各种细胞系统中DNA的降解[2,3,13],故它们可能除了直接抑制ICE同类物外,还抑制ICE作用前或ICE作用后的蛋白酶(即非ICE蛋白酶)。
[!--empirenews.page--] 3 蛋白酶的底物特异性近来研究显示在COS细胞内过度表达的ICE、TX和Nedd2可降解PARP[14],PARP是目前较明确的底物之一。
CPP32除了降解PARP外,还降解固醇反应元件结合蛋白SREBP-1和SREBP-2。
所有这些发现都提示尽管在ICE家族中成员间有部分功能的重叠,但底物特异性可以有所不同。
如体外实验纯化的ICE浓度在降解PARP比降解前白介素1要高出50-100倍。
ICE的天然底物是前白介素1,降解产生有活性的白介素1,奇怪的是granzyme A也激活前白介素1[15]。
尽管granzyme A降解前白介素1的位点与ICE降解前白介素1的位点不同,但两者激活的白介素1都具有生物学活性[15],进一步证实了这样一个观点即存在不同种类的蛋白酶,其间有功能上的重叠。
目前又发现层粘连蛋白(Laminin),能被称为LamP的假定为ICE同源物蛋白酶降解。
层粘连蛋白是较明确的一个底物,由于它的降解作为细胞核凋亡的一个标志,LamP的激活可能是凋亡过程终末阶段的一个关键步骤。
由于LamP至今还未被克隆化,到底其是否代表了ICE家族中的一个早已明确的成员?目前还不清楚。
4 iCE同类物间的相互作用与ICE结构最相似的TX/ICErelⅡ和TX/ICErel Ⅲ(可能还包括其他成员)都不有效地降解前白介素1,这就意味着ICE主要作用是降解前白介素1,其它ICE同类物在过度表达时诱导细胞凋亡,由于这些蛋白酶在细胞凋亡中的作用的证据主要来源于其抑制剂的研究,而这些抑制剂如CrmA和AC-YVAD-CMK等并不具有高度特异性,其在不同程度上抑制所有ICE同类物,故不能区分到底是哪个蛋白酶在调节细胞凋亡中起主导作用。
其次,CPP32可能降解PARP,Mch2也降解PARP及降解ICE,TX和Nedd2在足够浓度时也降解PARP,故假定哺乳类动物(包括人类)细胞凋亡途径涉及单一的某种ICE 同类物似乎过于简单化,所有这些[1][2]下一页都提示ICE同类物间是互相作用协同参与细胞凋亡的。
5 各种蛋白酶间的作用模式如上所述,在细胞凋亡过程中涉及各种不同的蛋白酶,那么它们是如何协调的呢?由于大部分蛋白酶的底物还不清楚,部分蛋白酶还没有被确认,因此要设想一个包容所有发现的单一模式似乎不可能。
但不管怎样,这些蛋白酶间的相互作用必为以下两种模式的一种或不同阶段以不同模式出现。
(1)蛋白酶是同时被激活的,对凋亡信号的反应是彼此独立的,蛋白酶间没有各种级别。
(2)有级别的一系列级联和/或连锁反应。
到底是何种模式,还有待于进一步研究。
6 蛋白酶抑制剂的作用细胞外蛋白酶活性受内源性蛋白酶抑制剂高度调节,细胞内蛋白酶抑制剂已被发现。
尽管后者被认为在调节细胞凋亡中起重要作用,但目前才开始受到重视。
病毒serpin crmA的表达显示能抑制由神经生长因子撤除诱导的脊髓背根神经节神经元的凋亡,还能抑制Fas配体和TNF诱导的不同类型的细胞株的凋亡[9,11]。
目前还不清楚CrmA的抑制凋亡是由于ICE、CPP32的抑制或其它关键蛋白酶的抑制。
近来又发现nexin1(另一种serpin)也可抑制自发的和axotmy诱导的小鸡脊髓运动神经元的凋亡,血浆蛋白溶酶原激活抑制剂2(亦为serpin的一种),也显示抑制TNF诱导的细胞凋亡。
有趣的是,最近发现用热诱导的FM3A细胞,用半胱氨酸蛋白酶抑制剂E-64和天冬氨酸蛋白酶抑制剂pepstatin a测定FM3A细胞的高热反应,结果显示在加热至44℃时出现显著的细胞毒效应,提示蛋白酶抑制剂可能诱导细胞凋亡,该现象与以往认为蛋白酶抑制剂是抑制凋亡的现象不符合。
那么就出现这样一个问题:蛋白酶抑制剂是否存在双向调节?在什么情况下可能出现诱导细胞凋亡? [!--empirenews.page--] 7 目前存在的问题近年报道与细胞凋亡有关的蛋白酶,除了ICE家族外,还包括:(1)fragmentin/granzymes(2)丝氨酸蛋白酶;(3)calpains(4)ubiquitin依赖的蛋白降解作用[17](5)降解体内巯基蛋白酶如组织蛋白酶D(cathepsin d)[18]和组织蛋白酶B(cathepsinB)等。
近来发现组织蛋白酶D(天冬氨酸酶类)能促使干扰素、FAS和TNF诱导的细胞凋亡,且是调控细胞凋亡的一个限速酶。