细胞凋亡相关的基因和蛋白
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细胞凋亡调控相关的基因及酶细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式,它在维持生物体内部环境平衡、维护组织稳态和防止肿瘤发生等方面起着重要作用。
细胞凋亡的调控涉及到多种基因和酶的参与,下面将对其中一些重要的基因和酶进行介绍。
1. Bcl-2家族基因Bcl-2家族基因是细胞凋亡调控中最为重要的基因家族之一,它包括多个成员,如Bcl-2、Bcl-xL、Bax、Bad等。
这些基因的编码产物可以分为两类:一类是抑制细胞凋亡的抗凋亡蛋白,如Bcl-2和Bcl-xL;另一类是促进细胞凋亡的促凋亡蛋白,如Bax和Bad。
这些基因的表达水平和相互作用关系决定了细胞是否会发生凋亡。
2. Caspase家族酶Caspase家族酶是细胞凋亡过程中最为重要的酶家族之一,它包括多个成员,如caspase-3、caspase-8、caspase-9等。
这些酶在细胞凋亡过程中起着关键作用,它们可以被激活并参与到细胞凋亡的不同阶段中。
例如,caspase-3是细胞凋亡的执行酶,它可以切割多种细胞内的蛋白质,导致细胞死亡。
3. p53基因p53基因是一种重要的抑癌基因,它在细胞凋亡调控中也起着重要作用。
p53基因编码的蛋白质可以通过多种途径促进细胞凋亡,例如通过激活Bax基因、抑制Bcl-2基因等。
此外,p53基因还可以通过调节其他基因的表达来影响细胞凋亡的发生。
4. Fas/FasL信号通路Fas/FasL信号通路是一种重要的细胞凋亡调控途径,它通过Fas受体和Fas配体之间的结合来激活caspase酶,从而引发细胞凋亡。
这个信号通路在多种细胞类型中都起着重要作用,例如在免疫细胞中可以通过这个通路来清除受损或异常的细胞。
总之,细胞凋亡调控涉及到多种基因和酶的参与,这些基因和酶之间相互作用,共同调节细胞凋亡的发生和进程。
对这些基因和酶的深入研究有助于我们更好地理解细胞凋亡的机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和方法。
细胞凋亡调控相关的基因及酶引言细胞凋亡是一个复杂而严密调控的过程,与细胞生长发育密切相关。
细胞凋亡的调控包括了多个基因和酶的参与,这些基因和酶通过激活或抑制凋亡信号通路来调节细胞凋亡的发生。
本文将详细探讨与细胞凋亡调控相关的基因及酶。
细胞凋亡调控相关的基因1. Bcl-2家族基因Bcl-2家族基因是调控细胞凋亡的重要基因家族。
该家族的成员包括了Bcl-2、Bcl-xL、Bax等。
Bcl-2和Bcl-xL是抗凋亡基因,它们通过抑制凋亡信号通路的激活来阻止细胞凋亡的发生。
相反,Bax是促凋亡基因,它参与了细胞凋亡信号通路的激活,从而促进了细胞凋亡的发生。
2. p53基因p53基因是一个重要的抑癌基因,它也参与了细胞凋亡的调控。
在DNA损伤等胁迫作用下,p53会被激活并转录一系列的基因,其中包括了促凋亡基因如Bax、Puma 等。
这些基因的表达会引发细胞凋亡的发生,从而起到了维持基因稳定性的作用。
3. c-Myc基因c-Myc基因是一个早期应答基因,它通过调节其他基因的表达来参与细胞凋亡的调控。
c-Myc能够抑制促凋亡基因如Bax的表达,并促进抗凋亡基因如Bcl-2的表达,从而抑制细胞凋亡的发生。
这使得c-Myc在肿瘤发生中起到了重要的作用。
4. Fas基因Fas基因编码了Fas受体,是细胞凋亡信号通路中的重要成员。
当Fas受体与Fas配体结合时,会激活细胞内的Caspase酶级联反应,从而引发细胞凋亡的发生。
因此,Fas基因在调控细胞凋亡过程中发挥了重要的作用。
细胞凋亡调控相关的酶1. Caspase家族Caspase家族是细胞凋亡信号通路中的关键酶。
该家族的成员包括了Caspase-3、Caspase-8等。
Caspase-3是一个执行酶,它直接参与了细胞凋亡的执行过程,如DNA断裂和核蛋白降解等。
Caspase-8是一个激活酶,它可以激活Caspase-3,并进一步促进细胞凋亡的发生。
2. 细胞色素C细胞色素C在细胞凋亡中发挥了重要的作用。
p53蛋白在细胞凋亡中的作用机制研究共3篇p53蛋白在细胞凋亡中的作用机制研究1p53蛋白在细胞凋亡中的作用机制研究细胞凋亡是一种基本的生物学过程,它对细胞分化、组织发育、免疫防御等生理功能具有十分重要的作用。
p53蛋白作为细胞凋亡的重要调节因子,被广泛研究,其作用机制在细胞凋亡过程中起着关键性的调控作用。
本文从p53的基本结构及功能出发,介绍了其在细胞凋亡调控中的作用机制。
p53是一个非常重要的转录因子,在细胞的增殖、分化和凋亡过程中发挥着关键作用。
它主要由四个域组成,即N末端域、可变域、核心域和C末端域。
其中,核心域由序列比较保守的DNA结合域和与DNA结合有关的顺式作用区块(SEQ)构成。
p53基因突变与肿瘤的形成和发展密切相关,它拥有对DNA的破坏性修复和转录调控作用,因此在维持细胞基本稳态的过程中起着重要的调控作用。
在细胞凋亡过程中,p53通过不同的途径,参与调控DNA损伤、细胞周期及细胞凋亡等基本生理活动。
(一)p53在细胞凋亡调控中的作用机制1. p53与DNA双链断裂的修复机制p53在细胞凋亡中通过激活DNA损伤响应基因,参与DNA修复和损伤监测,从而达到细胞自我修复的目的。
p53修复DNA双链断裂的方式主要有三种:通过启动核苷酸切割酶1(NUC1)活化于Deoxycytidine kinase(DCK)的损失,从而激活合成能力低下的核酸合成酶、通过诱导Noxa,调控细胞周期检查点G1阶段,抑制细胞的有性复制。
2. p53的调节作用p53可以通过上调或下调细胞自身的分泌刺激分子来参与细胞凋亡调控,如上调自身表达,强化p53的转录调控作用;下调瘤基因BNP,增强细胞凋亡。
此外,p53还通过增强ATM的磷酸化活性及ATM介导的细胞周期调控突触家族和抑制性分子p21的表达,达到了诱导细胞凋亡的目的。
3. p53在细胞凋亡中的负反馈调控作用p53表达上调会引起DNA损伤,同时还可能起到细胞凋亡的抑制作用。
蛋白质表达与细胞凋亡解释蛋白质表达与细胞凋亡之间的联系蛋白质表达与细胞凋亡之间的联系细胞凋亡是一种在多细胞生物中起着重要作用的程序性死亡过程,它对于维持正常生物体内细胞数量和功能的平衡至关重要。
而蛋白质表达则是细胞内合成蛋白质的过程,包括转录和翻译两个关键步骤。
尽管细胞凋亡和蛋白质表达看似是两个独立的生物学过程,但它们之间存在着紧密的联系和相互影响。
一、蛋白质参与细胞凋亡调控细胞凋亡受许多调控因子的精细控制,其中很多是蛋白质。
这些蛋白质可以分为促凋亡和抑制凋亡两类。
促凋亡蛋白质如Bcl-2家族成员和Caspase蛋白家族,能够促进凋亡的发生。
而抑制凋亡蛋白质如Bcl-2抗凋亡蛋白、细胞凋亡抑制蛋白(IAPs)等则具有抑制细胞凋亡的功能。
这些蛋白质参与了细胞凋亡的调控网络,通过相互作用和调控信号通路的活性来决定细胞凋亡的进程。
促凋亡蛋白质的表达增加或抑制凋亡蛋白质的表达下降,会导致细胞凋亡的发生。
而抑制凋亡蛋白质的表达增加或促凋亡蛋白质的表达下降,则能够抵抗细胞凋亡的发生。
二、细胞凋亡对蛋白质表达的影响细胞凋亡发生时,细胞内的生物学过程将被重塑,其中包括蛋白质表达的变化。
在凋亡过程中,一些特定的细胞凋亡相关蛋白质会被调控表达,而一些其他蛋白质的合成将被抑制。
例如,在细胞凋亡的初期,一些DNA损伤相关蛋白质如P53会被激活,促使细胞进入凋亡程序。
P53的激活可以调节一系列基因的表达,包括一些凋亡相关蛋白质的表达。
同时,细胞凋亡过程中,一些生存信号通路被抑制,如Akt信号通路。
这些信号通路的抑制会影响到一些生长因子受体和细胞周期相关蛋白质的表达。
因此,细胞凋亡会引起细胞内蛋白质表达的重大变化。
三、蛋白质表达与细胞凋亡的互相调控细胞凋亡和蛋白质表达之间存在着相互调控的关系。
一方面,促凋亡蛋白质的调控可以影响蛋白质的表达水平。
另一方面,蛋白质表达的异常也可能导致细胞凋亡的发生。
在细胞过程中,一些转录因子的异常表达会导致促凋亡蛋白质或抑制凋亡蛋白质的表达异常,从而影响细胞凋亡的发生。
bcl-2基因家族及其相关蛋白bcl-2是研究最早的与凋亡有关的基因,也是目前最受重视的调控细胞凋亡的基因家族.按其对细胞凋亡的作用及同源结构分为3个亚家族:(1)具有BH1-4保守结构区域,对细胞凋亡起抑制作用,如bcl-2,Bcl-xl,Mcl-1等.(2)具有BH1-3结构区域,对细胞凋亡起促进作用,如Bax,Bad,Bcl-xs等.(3)只有BH3结构区域,对细胞凋亡起促进作用,如Bid,Bik等. bcl-2基因位于18q21,含有3个外显子和2个内含子.按剪切方式不同,翻译成26kd的bcl-2α和21kd的bcl-2β两种蛋白.发挥凋亡抑制作用的是bcl-2α.Bax基因定位于染色体19q13.3-19q13.4,含有6个外显子5个内含子.Bax和bcl-2通过形成同源或异源二聚体来调节细胞凋亡.当Bax形成同源二聚体时诱导细胞凋亡;Bax与bcl-2形成异源二聚体时则实现了bcl-2抑制细胞凋亡的功能.Bcl-X也是与bcl-2同源的蛋白,Bcl-X基因通过mRNA的不同剪切形成Bcl-xs和Bcl-xl两种蛋白,Bcl-xl与bcl-2同源可不依赖bcl-2而抑制细胞凋亡,Bcl-xs则相反能诱导细胞凋亡.Bak是另一家族成员,它具有与bcl-2相类似的结构序列.两者同源性高达53%,但两者的生物活性却截然相反.Bak基因在受到死亡信号如Fas抗体,肿瘤坏死因子(TNF)等刺激后能诱导胃癌细胞凋亡.Krajewska在1996年首次发现胃癌中同时有bcl-2,Bcl-X,Bak和Mcl-1等不同bcl-2家族蛋白的表达,在肠型胃癌中Bcl-X,Bak和Mcl-1表达高于弥漫型,而bcl-2则相反,表明两种类型胃癌其发病机制可能存在部分差异.1997年Koshida 等利用免疫组织化学和临床病理学方法研究胃癌细胞的凋亡,指出bcl-2高表达,凋亡指数低,bcl-2低表达或不表达,则凋亡指数高;而在Bax则情况相反,Bax高表达时,则凋亡指数高,Bax低表达或不表达时凋亡指数低。
蛋白质与细胞凋亡详细介绍蛋白质在细胞凋亡过程中的作用和调控蛋白质与细胞凋亡详细介绍细胞凋亡(apoptosis)是一种高度有序的细胞死亡形式,它在生物体内起着重要的调节作用。
蛋白质作为生物体内最基本的分子机器,在细胞凋亡过程中发挥着关键的作用和调控功能。
本文将详细介绍蛋白质在细胞凋亡中的作用和调控机制。
一、蛋白质参与细胞凋亡的途径细胞凋亡主要通过内源性途径(内在途径)和外源性途径(外在途径)来触发。
在这两条途径中,蛋白质扮演着不可或缺的角色。
1. 内源性途径内源性途径主要依赖于细胞内部的一系列调控蛋白质。
其中最为重要的是线粒体介导的途径。
线粒体酶、抗氧化蛋白以及凋亡相关蛋白(如Bcl-2家族蛋白)等在这一途径中发挥着重要的作用。
具体来说,内源性途径的触发过程包括线粒体膜通透性增加、线粒体内部膜电位下降以及细胞色素c的释放等。
这些过程都与蛋白质与蛋白质相互作用和调控密切相关。
而蛋白质家族中的抗凋亡蛋白Bcl-2则通过与调控凋亡激活蛋白(Apaf-1)结合,来阻止Cytochrome c的释放,从而抑制凋亡的进行。
2. 外源性途径外源性途径是通过细胞膜上的死亡受体来启动的。
这些死亡受体包括细胞凋亡受体1(Fas/CD95/APO-1)和肿瘤壁蛋白物CD40等。
这些受体在细胞膜上发挥作用时,将启动一系列与蛋白质相关的信号转导通路,最终导致细胞凋亡的发生。
二、蛋白质在细胞凋亡中的作用在细胞凋亡中,蛋白质发挥着多种重要的作用。
1. 蛋白质调控凋亡信号传导通路蛋白质在细胞凋亡中通过调控相关的信号传导通路发挥着重要作用。
其中,最为经典的凋亡调控通路即为caspase依赖通路。
在这一通路中,蛋白质Bcl-2家族、IAP(抑制性凋亡蛋白)、Fas和TRAIL受体等参与了信号传递的调控过程。
2. 蛋白质调控凋亡相关基因的表达蛋白质还能够调控和调节凋亡相关基因的表达。
许多关键的凋亡调节基因,包括P53、Bcl-2和Caspase等,都受到蛋白质的调控。
细胞凋亡的分子机制——调节细胞凋亡的相关基因摘要:细胞死亡是生命过程中的一个组成部分,它有两种不同的方式,即坏死(necro sis) 和细胞凋亡(apop to sis) 。
近年来,随着分子生物学研究的进展,生物学家逐渐认识到细胞凋亡具有特殊的生物学意义,由此形成了新的研究热点。
本文介绍了细胞凋亡的分子机制,即细胞凋亡的基因调控,着重就细胞凋亡的相关基因及其作用作了综述。
关键词:基因细胞凋亡基因调节 1 细胞凋亡的基本问题1972 年,Kerr等首先用“细胞凋亡”这一术语描述了一种不同于坏死的”生理性细胞”死亡的方式,他们强调指出,细胞凋亡不是一种随机的过程,它具有严格的形态学特征。
细胞凋亡又称程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD),但目前普遍认为,二者在概念上是有区别的,前者是形态学上的概念,后者是功能上的概念。
1.1细胞凋亡的形态学变化细胞凋亡的形态学是,细胞核浓缩,染色质密度增高并凝聚在核膜周边;细胞胞浆浓缩,细胞体积变小,内质网膨胀,形成膨胀小泡,线粒体和溶酶体等细胞器聚积,但结构无明显变化;随后,浓缩的细胞核内的染色质片断化,细胞膜逐渐内陷,将细胞分割为多个具有膜包裹的、可迅速被临近的实质细胞或巨噬细胞所吞噬的细胞凋亡小体。
细胞凋亡通常存在于单个细胞,巨噬细胞对它的吞噬以及凋亡细胞的迁移并不引起炎症反应,这是它区别于坏死的最重要的特征。
1.2细胞凋亡的生化改变细胞凋亡与细胞坏死在形态学上的区别是由于发生过程中分子机制不同而决定的。
实际上,细胞凋亡就是某些基因调控下的一系列生化活动,包括以下几个方面。
1.2.1核酸内切酶活化1980年,W yllie以糖皮质激素诱导新生大鼠胸腺细胞凋亡的体外实验模型,研究了细胞凋亡过程中内源性核酸内切酶活性的变化。
发现当细胞凋亡时,细胞核内的核酸内切酶活化,并将核内的DNA链切成缺口,使核内的DNA片断化,片断化后的DNA片在琼脂糖凝胶电泳上呈现特殊的梯状电泳图谱。
细胞凋亡调控相关的基因及酶细胞凋亡(apoptosis)是一种重要的细胞自我调控过程,对于维持生物体内组织结构和功能的平衡至关重要。
在细胞凋亡调控中,许多基因和酶发挥着关键的作用。
本文将介绍几个与细胞凋亡调控相关的基因和酶。
一、p53基因p53基因是一种肿瘤抑制基因,它在细胞凋亡调控中起着重要的作用。
p53蛋白通过调控多个基因的表达,参与了细胞周期的调控、DNA修复以及细胞凋亡等过程。
在DNA损伤时,p53蛋白会被激活,并促使细胞进入细胞凋亡通路,从而防止损伤细胞的异常增殖。
p53基因的突变与多种肿瘤的发生和发展密切相关。
二、Bcl-2家族Bcl-2家族是调控细胞凋亡的关键基因家族,包括抑制凋亡的成员(如Bcl-2和Bcl-xL)和促进凋亡的成员(如Bax和Bad)。
这些成员通过形成复合物或调节线粒体膜电位等方式,参与了线粒体相关的细胞凋亡途径。
Bcl-2和Bcl-xL通过抑制线粒体膜通透性的改变,抑制了线粒体释放细胞色素c和凋亡诱导因子的过程,从而抑制了细胞凋亡。
而Bax和Bad则通过促进线粒体膜通透性的改变,促进了线粒体释放细胞色素c和凋亡诱导因子的过程,从而促进了细胞凋亡。
三、Caspase酶Caspase酶是一类半胱氨酸蛋白酶,是细胞凋亡通路中的关键执行酶。
Caspase酶能够切割多种细胞内的蛋白质,从而调控细胞凋亡的执行过程。
根据功能和结构的差异,Caspase酶可分为启动Caspase(如Caspase-8和Caspase-9)和执行Caspase(如Caspase-3和Caspase-7)两大类。
启动Caspase通过激活执行Caspase,从而引发一系列的蛋白质切割反应,最终导致细胞凋亡的发生。
四、Fas配体和Fas受体Fas配体(FasL)是一种跨膜蛋白,而Fas受体是其对应的配体。
Fas配体与Fas受体结合后,触发了细胞凋亡通路的启动。
Fas/FasL 通路在免疫细胞介导的细胞凋亡中起着重要的作用。
胃癌细胞凋亡基因西安国医肿瘤医院研究人员通过大量的研究分析发现,胃癌细胞凋亡是有相关基因控制的,目前发现的有以下三个基因:bcl-2基因、Bax和Fas/FasL。
下面来详细介绍:1.bcl-2基因bcl-2基因编码26kD的膜蛋白,是第一个被确认有抑制凋亡作用的基因。
bcl-2基因激活、过表达可抑制细胞凋亡,从而使细胞增殖和凋亡不平衡,而且会使具有遗传改变又得不到修复的细胞免于死亡而进入细胞循环,多种遗传成分改变可导致肿瘤的发生。
因此,bcl-2在肿瘤发生发展中起着重要的作用。
乳腺癌中,高表达的Bcl-2与乳腺癌细胞凋亡指数呈负相关,而且与有丝分裂指数呈正相关,提示在细胞增殖活跃期,Hcl-2阳性细胞凋亡减少,即Bcl-2过表达影响了细胞凋亡。
Nakamum检测了肠型胃癌、胃腺瘤、肠化生及非化生胃黏膜,发现在肠化生中Bcl-2蛋白表达量最高(77.1%),胃腺瘤(37.5%)和肠型胃癌(10.8%)中较低。
因而认为,Bcl-2蛋白的过表达主要是在胃癌的早期阶段起作用,使转化细胞逃避凋亡,以进一步积累其他基因的异常。
Lauwers采用单克隆抗体124检测正常、伴有肠化生的萎缩性胃炎及异型增生胃黏膜,发现正常胃黏膜仅在胃小凹与腺体交接处增生的干细胞中有Bcl-2蛋白的微表达,而在肠化生黏膜的过增生区域及胃小凹表面分化不良的细胞中均可检测到Bcl-2,这些分化不良的细胞正是胃癌癌前病变的一个特征。
因此推测,胃黏膜受损后增生加快,导致一些分化不良的细胞出现,这些分化不良的细胞又因Bcl-2蛋白的过表达而逃避凋亡,呈现生长优势,细胞寿命延长,基因变异积累的机会增加,为进一步向恶性细胞转化提供了条件。
2.BaxBax是第一个被分离到的Bcl-2家族成员之一,与Bcl-2的同源区主要集中在BH1和BH2区。
Bax的功能与Bcl-2相对,可促进细胞的凋亡。
Bax与Bcl-2在体内的表达呈部位互补形式。
Bcl-2倾向于分布在生长细胞、增殖细胞,而Bax倾向于分布在终末分化细胞、退化细胞,在凋亡旺盛的细胞中表达更强。
凋亡相关基因及其调控机制细胞凋亡是维持机体正常运转的重要过程之一,也是防止肿瘤等疾病发生的重要保障。
而凋亡过程中,许多基因发挥着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的凋亡相关基因及其调控机制。
一、p53基因p53是一种重要的肿瘤抑制蛋白,它参与调控基因转录、DNA修复、细胞周期等多个生物学过程,同时也是细胞凋亡调控的重要分子。
当细胞遭遇DNA损伤或其他异常情况时,p53能够通过DNA结合结构域识别相关序列,激活其下游基因的表达,从而引起细胞凋亡。
除了直接通过DNA结合作用识别和调控基因表达之外,p53基因还可以通过多种途径调控凋亡过程。
例如,p53直接调节细胞凋亡信号通路的其他关键分子的表达,如Bax、Puma等,从而诱导细胞凋亡。
此外,p53基因还能够通过影响凋亡相关蛋白的修饰、稳定性等方式影响凋亡过程。
例如,研究发现,p53能够调控Bcl-2蛋白的磷酸化和稳定性,从而抑制其抗凋亡作用。
二、Bcl-2基因家族Bcl-2基因家族是一组广泛存在于哺乳动物细胞中的重要凋亡调控基因,包括Bcl-2、Bax、Bcl-xl等多个成员。
Bcl-2蛋白是一种抗凋亡蛋白,其表达能够阻止其它促凋亡分子(如Bax、Bid等)的发挥作用,防止细胞凋亡。
与Bcl-2相反,Bax蛋白则是一种促凋亡蛋白,其表达能够促进细胞内线粒体透性转化和细胞凋亡。
Bcl-xl蛋白则类似于Bcl-2,在许多情况下有着与Bcl-2相似的抗凋亡作用。
Bcl-2家族成员的调控机制也非常复杂,其中包括基因表达、蛋白修饰、蛋白稳定性等多种方式。
例如,细胞内的一些激素和生长因子可以通过信号通路的途径调控Bcl-2家族成员的表达,从而影响细胞的凋亡敏感性。
三、Caspase家族Caspase家族是细胞凋亡信号通路中长链蛋白酶的一类,其中包括活化氨基酸底物特异性半胱氨酸蛋白酶(caspase-8、caspase-9)和执行氨基酸底物特异性半胱氨酸蛋白酶(caspase-3、caspase-7)等。
诱导细胞凋亡的相关基因1. TP53:这个基因编码为p53蛋白,是细胞凋亡的关键基因之一,它参与信号转导途径,并直接或间接地调节凋亡途径。
2. BAX:这个基因编码为BAX蛋白,也是细胞凋亡的关键基因之一,它可以形成孔道,导致线粒体外膜的通透性改变,引发caspase-9和caspase-3激活,从而诱导凋亡。
3. BCL2:这个基因编码为BCL2蛋白,是B家族抗凋亡蛋白之一,可以保护细胞免受线粒体损伤,从而抑制凋亡。
4. CASP3:这个基因编码为caspase-3蛋白,是重要的凋亡执行器蛋白,它可以在被激活后,裂解多种细胞内蛋白质,从而导致细胞死亡。
5. FAS:这个基因编码为Fas蛋白,是调节细胞凋亡的关键基因之一,Fas和其配体FasL结合后,通过信号转导途径激活caspase-8和caspase-3,最终导致凋亡。
6. CASP8: 这个基因编码为caspase-8蛋白,是外源性凋亡途径的关键酶,其参与配体受体复合体调控凋亡的信号途径,在细胞凋亡过程中发挥重要作用。
7. APAF1: 这个基因编码为APAF1蛋白,是凋亡体的重要成分之一。
凋亡体是线粒体与Ⅰc/Ⅱc的复合物,能够促进Caspase-9活化,从而引发下游Caspase-3的级联反应,最终导致细胞凋亡。
8. XIAP: 这个基因编码为XIAP蛋白,是调控caspase酶活性的抗凋亡蛋白家族中的主要成员,它通过直接结合和抑制caspase-3和caspase-7的活性来发挥其细胞凋亡抑制作用。
9. ERBB2: 这个基因编码为ERBB2(HER2)蛋白,ERBB2属于表皮生长因子受体家族,被认为是诱导乳腺癌细胞凋亡的关键分子。
10. TNFRSF10B: 这个基因编码为TNFRSF10B蛋白,是Tumor Necrosis Factor ligand superfamily成员之一,通过激活下游caspase酶,发挥诱导细胞凋亡的作用。
2009年12月黑龙江畜牧兽医职业学院学报Dec12009细胞凋亡的相关基因及凋亡与疾病黄小丹任玲李金岭(黑龙江畜牧兽医职业学院黑龙江双城150111)早在1972年K err等[1]已发现从细胞形态、超微结构和生化变化等方面来分析,细胞有二种死亡形式,一种是早被熟知的细胞坏死(N ecrosis),另一种是创新提出的程序性细胞死亡(Progra mmed cell death, PCD)学说。
但该学说到九十年代初才进入研究高潮,进展极快,现在普遍称之为细胞凋亡(Apoptosis)。
细胞凋亡是象秋天树叶凋谢一样,细胞在一定的生理或病理条件下,遵循自身的程序,自己结束其生命的生理性死亡。
所以细胞凋亡是正常的生理过程,但是凋亡过多或过少都可引起疾病发生。
因此,近年来对于细胞凋亡的研究,已成为医学界的关注热点。
1细胞凋亡的相关基因111Caspase家族对C1elegans线虫的研究发现ced-3、ced-4、ced-9这3种基因产物在细胞凋亡的调控中发挥重要作用。
1993年发现ced-3与哺乳动物的白细胞介素1B转化酶(I CE)有较高的序列同源性。
Caspases是I CE样蛋白酶。
迄今已发现了14种Caspases,形成了一个家族,与线虫的ced一样在凋亡的启动与执行过程中起关键作用[2][3]。
凋亡信号首先活化凋亡途径上游的Caspases启动分子,例如caspase-2、caspase-8、caspase-9;尔后通过一系列的级联反应激活下游的Caspases效应分子,例如caspase-3、caspase-6、caspase-7;最终引起核酸断裂导致细胞凋亡。
Caspases作为凋亡的效应因子,自然会成为肿瘤性疾病和其他退行性疾病治疗的新靶点。
例如对凋亡受到抑制的肿瘤细胞可以通过基因治疗法将Caspases引入癌细胞,激活凋亡活性分子,启动凋亡途径,引起D NA断裂,诱导其凋亡。
而对那些凋亡过度的细胞可通过使用Caspases的抑制剂而缓解凋亡的发生[4]。
失巢凋亡相关基因
失巢凋亡是一种细胞死亡的形式,具有重要的生物学功能。
已经发现很多与失巢凋亡相关的基因。
1. Bcl-2家族:Bcl-2家族是一组调节细胞凋亡的蛋白质,包括Bcl-2、Bcl-xL、Bad等。
Bcl-2家族成员可以通过调节线粒体膜电势、释放细胞色素c等来抑制细胞凋亡。
2. ced-3/ICE家族:ced-3/ICE家族成员负责切割和激活细胞凋亡执行器caspase-3,促进细胞凋亡的进行。
3. Fas信号通路:Fas受体是一种免疫受体,通过结合Fas配体来诱导细胞凋亡。
Fas信号通路涉及了多个蛋白质,包括Fas受体、Fas配体、FADD、caspases等。
4. p53:p53被称为“细胞癌变的守卫”,参与了调节DNA损伤诱导的细胞凋亡过程。
5. IAP家族:IAP家族成员通过抑制caspases等方式来抑制细胞凋亡的进行。
这些基因的表达和调节异常都会导致细胞凋亡的失调,进而影响细胞生长、分化和癌变等过程。
细胞凋亡调控相关的基因及酶细胞凋亡是一种正常细胞程序性死亡的过程,它在维持生物体内部环境稳定、细胞发育、组织形成和免疫系统调节等方面起着重要作用。
细胞凋亡的调控涉及许多基因和酶,下面将介绍其中几个主要的调控因子。
1. Bcl-2家族基因:Bcl-2家族是细胞凋亡调控中最重要的家族之一。
它包括抑制凋亡的成员(如Bcl-2、Bcl-xL)和促进凋亡的成员(如Bax、Bak)。
这些基因通过调节线粒体膜通透性来控制细胞凋亡的发生。
Bcl-2和Bcl-xL通过抑制线粒体膜通透性转运蛋白Bax和Bak的活性,阻止线粒体释放细胞凋亡执行者酶,从而抑制细胞凋亡的发生。
2. c-Myc基因:c-Myc是一种转录因子,对细胞增殖和凋亡起着重要作用。
c-Myc在细胞生长、代谢以及凋亡调控中发挥着双重作用。
在细胞生长和代谢方面,c-Myc可以促进细胞周期进程和蛋白质合成,从而促进细胞增殖。
然而,在细胞凋亡调控中,c-Myc也能够诱导细胞凋亡的发生,通过抑制Bcl-2的表达或者直接调节凋亡相关基因的表达来实现。
3. p53基因:p53是一种重要的肿瘤抑制基因,也是细胞凋亡调控的关键因子。
在DNA损伤、细胞应激和肿瘤发生等情况下,p53被激活并调控多个靶基因的表达。
p53通过直接调控凋亡相关基因表达,如促凋亡基因PUMA和Bax的表达,或者通过调节凋亡相关信号通路的活性来诱导细胞凋亡。
4. Caspase家族酶:Caspase是一类半胱氨酸特异性蛋白酶,是细胞凋亡执行者酶。
Caspase家族包括半胱氨酸蛋白酶(如caspase-3、caspase-7)和半胱氨酸酶(如caspase-8、caspase-9)。
这些酶在细胞凋亡中起着关键作用,通过激活下游的凋亡效应蛋白,如DNA酶和核蛋白,从而引发细胞凋亡的级联反应。
5. IAP(抑制凋亡蛋白)家族:IAP家族是一类通过抑制Caspase的活性来抑制细胞凋亡的蛋白质。
IAP家族包括多个成员,如cIAP1、cIAP2和XIAP。
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。
细胞凋亡相关的基因和蛋白
2009-04-01 21:11
细胞凋亡的调控涉及许多基因,包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。
其中研究较多的有ICE、Apaf-1、Bcl-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。
1.Caspase家族
Caspase属于半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3,这些蛋白酶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。
它们均有以下特点: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),方便起见本文称之为凋亡酶;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。
最早发现人类中与线虫ced-3同源的基因是ICE,即:白介素-1 β转换酶(Interleukin-1 β-converting enzyme)基因,因该酶能将白介素前体切割为活性分子,故名。
通过cDNA杂交和查找基因组数据库,在人类细胞中已发现11个ICE同源物,分为2个亚族(subgroup):ICE亚族和CED-3家族(图1),前者参与炎症反应,后者参与细胞凋亡,又分为两类:一类为执行者(executioner或effector),如caspase-3、6、7,它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白,引起凋亡,但不能通过自催化(autocatalytic)或自剪接的方式激活;另一类为启动者(initiator),如caspase-8、9,受到信号后,能通过自剪接而激活,然后引起caspase级联反应,如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7。
细胞中还具有caspase的抑制因子,称为IAPs(inhibitors of apoptosis proteins),属于一个庞大的蛋白家族。
它们能通过BIR结构域(baculovirus IAP repeats domain)与caspase结合,抑制其活性,如XIAP。
2.Apaf-1
Apaf-1被称为凋亡酶激活因子-1(apoptotic protease activating factor-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含有3个不同的结构域:①CARD(caspase recruitment domain)结构域,能召集caspase-9;②ced-4 同源结构域,能结合ATP/dATP;③C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(apoptosome),激活caspase-3,启动caspase级联反应。
3.Bcl-2家族
Bcl-2为凋亡抑制基因,是膜的整合蛋白,其功能相当于线虫中的ced-9。
现已发现至少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。
Bcl-2家族成员都含有1-4个Bcl-2同源结构域(BH1-4),并且通常有一个羧端跨膜结构域(transmembrane region ,TM)。
其中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。
根据功能和结构可将Bcl-2基因家族分为两类(图2),一类是抗凋亡的(anti-apoptotic),如:Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1;一类是促进凋亡的(pro-apoptotic),如:Bax、Bak、Bad、Bid、Bim,在促凋亡蛋白中还有一类仅含BH3结构,如Bid、Bad。
虽然Bcl-2蛋白存在于线粒体膜、内质网膜以及外核膜上,但主要定位于线粒体外膜,它拮抗促凋亡蛋白的功能。
而大多数促凋亡蛋白则主要定位于细胞质,一旦细胞受到凋亡因子的诱导,它们可以向线粒体转位,通过寡聚化在线粒体外膜形成跨膜通道,或者开启线粒体的PT孔,从而导致线粒体中的凋亡因子释放,激活caspase,导致细胞凋亡。
胞质中的促凋亡蛋白可通过不同的方式被激活,包括去磷酸化,如Bad;被caspase加工为活性分子,如Bid;从结合蛋白上释放出来,如Bim是与微管蛋白结合在一起的。
4.Fas
Fas又称作APO-1/CD95,属TNF受体家族。
Fas基因编码产物为分子量45KD的跨膜蛋白,分布于胸腺细胞,激活的T和B淋巴细胞,巨噬细胞,肝、脾、肺、心、脑、肠、睾丸和卵巢细胞等。
Fas蛋白与Fas配体结合后,会激活caspase,导致靶细胞走向凋亡。
5.p53
是一种抑癌基因,其生物学功能是在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,研究发现丧失p53功能的小鼠胸腺细胞对糖皮质激素诱导的调亡反应和正常细胞相同,而对辐射诱导的调亡不敏感。
6.myc
在许多人类恶性肿瘤细胞中都发现有c-myc的过度表达,它能促进细胞增殖、抑制分化。
在凋亡细胞中c-myc也是高表达,作为转录调控因子,一方面它能激活那些控制细胞增殖的基因,另一方面也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。
7.ATM
ATM(ataxia telangiectasia-mutated gene)是与DNA损伤检验有关的一个重要基因。
最早发现于毛细血管扩张性共济失调症患者,人类中大约有1%的人是ATM缺失的杂合子,表现出对电离辐射敏感和易患癌症。
正常细胞经放射处理后,DNA损伤会激活修复机制,如DNA不能修复则诱导细胞凋亡。