课件：第章细胞衰老与凋亡.ppt

特点有： ①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性； ②在天冬氨酸后切断底物，命名为caspase (cysteine aspartate-specific protease)； ③都由2大、2小亚基组成的异四聚体，大、小亚基由同一基因编码，前体切割产生2个活性亚基 Caspase的研究源自于对线虫的研究 线虫生命周期短，细胞数量少，成熟的成虫若是雌雄同体则有959个体细胞，约2000个生殖细胞。若是雄虫则有1031个体细胞和约1000个生殖细胞。神经系统由302个细胞组成，这些细胞来自于407个前体细胞，这些前体细胞中有105个发生了程序死亡。 Robert Horvitz 采用体细胞突变方法发现共有14 个基因在C. elegans 细胞凋亡中起作用。 在细胞凋亡的实施阶段起作用的主要有3个：Ced-3、Ced-4和Ced-9。 Ced-3和 Ced-4的作用是诱发凋亡。 Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用，使凋亡不能发生，Ced-9功能不足胚胎因细胞过度凋亡而死亡 人类与线虫ced-3同源的基因是白介素-1 β转换酶(ICE)基因，该酶能将白介素前体切割为活性分子，故名。 人类已发现11个ICE同源物，分2亚族：ICE亚族,参与炎症反应； ced-3家族又可分为: 执行者(executioner)：caspase-3、6、7，可直接降解胞内结构蛋白和功能蛋白，引起凋亡，但不能通过自催化或自剪接方式激活； 启动者(initiator)：caspase-8、9，受到信号后，能以自剪接激活，引起caspase级联反应，如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7。 ICE家族成员 A：3类caspase：蓝色参与炎症反应，红色为执行者，绿色为启动者；B：caspase-3的结构模型；C：caspase-3的活化过程 细胞中还有caspase抑制因子，称IAPs(inhibitors of apoptosis proteins)，属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。 2．Apaf-1 Apaf-1称凋亡酶激活因子-1(apoptotic protease activating factor-1)，线虫同源物为ced-4，在线粒体参与的凋亡途径中具重要作用。 Apaf-1含3个结构域： ①CARD:能召集caspase-9； ②ced-4 同源结构域，能结合ATP/dATP； ③C端结构域，含色氨酸/天冬氨酸重复序列，细胞色素c结合到该域，引起Apaf-1多聚化而激活 Apaf-1能激活Caspase-3，但需细胞色素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，是膜整合蛋白，功能相当于线虫的ced-9。已发现19个同源物，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成员含1-4个Bcl-2同源结构域(BH1-4)，并常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。 依功能和结构可将Bcl-2基因家族分2类， 抗凋亡：Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1； 是促进凋亡：Bax、Bak、Bad、Bid、Bim， Bcl-2蛋白主要位于线粒体外膜，它拮抗促凋亡蛋白的功能。 大多数促凋亡蛋白位于胞质，一旦细胞受到凋亡因子诱导，即向线粒体转位，通过寡聚化在线粒体外膜形成跨膜通道 ，或开启线粒体的PT孔，使线粒体中凋亡因子释放，激活caspase，导致细胞凋亡。 Bcl-2家族 4．Fas Fas又称APO-1/CD95，属TNF受体家族。分布于胸腺细胞，激活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，使靶细胞凋亡。 5．p53 一种抑癌基因，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，则诱导其凋亡. 6．myc 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