细胞凋亡信号通路详细资料与总结.ppt

生物信号转导细胞凋亡信号通路细胞凋亡信号通路 •（（1））Caspase蛋白蛋白•（（2）线粒体凋亡通路）线粒体凋亡通路•（（3）死亡受体介导的凋亡通路）死亡受体介导的凋亡通路•（（4））p53蛋白蛋白•（（5））Bcl-2家族蛋白家族蛋白电子云密度大，黑电子云密度大，黑细胞凋亡的途径主要有两条细胞凋亡的途径主要有两条★★一条是通过一条是通过胞外信号激活胞外信号激活细胞内的细胞内的凋亡凋亡酶酶caspase★★一条是通过一条是通过线粒体线粒体释放凋亡酶激活因子释放凋亡酶激活因子激活激活caspaseCaspase 家族家族与凋亡与凋亡1、、Caspase家族家族              Caspase属于半胱氨酸蛋白酶，相当于线虫中的属于半胱氨酸蛋白酶，相当于线虫中的ced-3，这些蛋白酶是，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，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：使细胞不可逆的走向死亡它们均有以下特点：    ①①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性；；    ②②裂解靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽键，所以命名为裂解靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽键，所以命名为caspase（（ Cysteine aspartic acid specific protease ），方便起见称之为凋亡酶；），方便起见称之为凋亡酶；   ③③都是由两大、两小亚基组成的都是由两大、两小亚基组成的异四聚体异四聚体，大、小亚基由同一基因编码，，大、小亚基由同一基因编码，前体前体被切割后产生两个活性亚基被切割后产生两个活性亚基。

caspase 超家族成员及其相应底物超家族成员及其相应底物Ø★★启动者（启动者（initiator）：如）：如  caspase-8、、9，，受到信号后，能通受到信号后，能通过自剪接而激活，然后引起过自剪接而激活，然后引起 caspase 级联反应，如级联反应，如 caspase-8 可可依次激活依次激活 caspase-3、、6、、7  ★★执行者（执行者（executioner或或effector）：如）：如caspase-3、、6、、7，，它们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，但不能通过自催化或自剪接的方式激活；过自催化或自剪接的方式激活；Ø细胞中还具有细胞中还具有 caspase 的的抑制因子抑制因子，称为，称为 IAPs（（inhibitors of apoptosis proteins），属于一个庞大的蛋白家族它们能通过），属于一个庞大的蛋白家族它们能通过 BIR 结构域（结构域（baculovirus IAP repeats domain）与）与 caspase 结合，结合，抑制其活性，如抑制其活性，如XIAP。

Bcl-2家族，结合抑制家族，结合抑制 Caspase 自身以非活化的自身以非活化的 Procaspase存在，其激活依赖于其他的存在，其激活依赖于其他的 Caspase 在它的天冬氨酸位点裂解活化或自身活化在它的天冬氨酸位点裂解活化或自身活化l Caspase-8自剪切活化，激活自剪切活化，激活 Caspase-3，，Caspase-7成为凋亡的执行者成为凋亡的执行者l Caspase-3 激活激活 Caspase-6l Caspase 可降解结构蛋白、信号蛋白、转录调控蛋白、周期蛋白等等可降解结构蛋白、信号蛋白、转录调控蛋白、周期蛋白等等l Caspase 还可降解可降解CAD的调节蛋白，释放出的调节蛋白，释放出CAD，，CAD进入细胞核降进入细胞核降    解解 DNA–CAD 为caspase-activated Dnase（脱氧核苷酸酶），存在于胞质中脱氧核苷酸酶），存在于胞质中细胞色素释细胞色素释放引起的凋放引起的凋亡（线粒体亡（线粒体凋亡通路）凋亡通路）死亡受体凋亡通路死亡受体凋亡通路死亡受体凋亡通路死亡受体凋亡通路˜ fas 又称作又称作 APO-1，， TNFR（（ 肿瘤坏死因子瘤坏死因子受体）受体）和和 NGF 受体家族受体家族。

˜ 1993 年人白细胞分型国际会议年人白细胞分型国际会议统一命名为统一命名为 CD95˜  Fas 蛋蛋白白（（受受体体））与与 Fas 配配体体组组成成 Fas 系系统统，，二二者者的结合导致靶细胞走向凋亡的结合导致靶细胞走向凋亡•Fas 具具有有三三个个富富含含半半胱胱氨氨酸酸的的胞胞外外区区和和 一一 个个 称称 为为 死死 亡亡 结结 构构 域域 （（ Death domain，，DD））的胞内区的胞内区•Fas 的的配配体体 FasL（（Fas ligand））与与 Fas 结结合合后后，，Fas 三三聚聚化化使使胞胞内内的的DD区区构构象象改改变变，，然然后后与与接接头头蛋蛋白白FADD（（Fas-associated death domain））的的DD区区结结合合，，而而后后  FADD  的的  N  端端  DED区区（（ death  effector  domain）） 就就 能能 与与Caspase-8（（或或-10））前前体体蛋蛋白白结结合合，，形形成成 DISC  (death-inducing  signaling complex )，，引引起起caspase-8、、10通通过过自自身身剪剪激激活活，，它它们们启启动动 caspase 的的级级联联反反应应，，使使caspase-3、、-6、、-7激激活活，，这这几几种种Caspase可可降降解解胞胞内内结结构构蛋蛋白白和和功功能蛋白，最终导致细胞凋亡。

能蛋白，最终导致细胞凋亡TNF˜ fas 又称作又称作 APO-1，属，属 TNF 肿瘤坏死因子瘤坏死因子受体和受体和 NGF 受体家族受体家族˜ 1993 年人白细胞分型国际会议年人白细胞分型国际会议统一命名为统一命名为 CD95˜  Fas 蛋蛋白白（（受受体体））与与 Fas 配配体体组组成成 Fas 系系统统，，二二者者的结合导致靶细胞走向凋亡的结合导致靶细胞走向凋亡Bcl-2 家族家族◆◆Bcl-2是是一一种种原原癌癌基基因因，，名名称称来来源源于于B细细胞胞淋淋巴巴瘤瘤/白白血血病病-2(B-cell lymphoma/Leukemia-2，，bcl-2)◆◆ bcl-2 蛋蛋白白，，是是膜膜的的整整合合蛋蛋白白，，主主要要存存在在于于线线粒粒体体外外膜膜、、核核膜膜及及部部分分内内质质网中◆◆ Bcl-2家家族族成成员员都都含含有有1-4个个Bcl-2同同源源结结构构域域（（BH1-4）），，并并且且通通常常羧羧基基末末端端有有一一穿穿膜膜的的结结构构域域 (transmembrane region，，TM)其其中中BH4是是抗抗凋凋亡亡蛋白所特有的结构域，蛋白所特有的结构域，BH3是与促进凋亡有关的结构域是与促进凋亡有关的结构域。

◆◆根据功能和结构可将根据功能和结构可将Bcl-2基因家族分为两类：基因家族分为两类：   -----抗凋亡的（抗凋亡的（anti-apoptotic），如：），如：Bcl-2、、Bcl-xl、、Bcl-w、、Mcl-1；；   -----促促进进凋凋亡亡的的（（pro-apoptotic）），，如如：：Bax、、Bak、、Bad、、Bid、、Bim，，在在促凋亡蛋白中还有一类仅含促凋亡蛋白中还有一类仅含BH3结构，如结构，如Bid、、Bad、、PUMABCL-2BCL-2家族成员家族成员家族成员家族成员Bcl-2家族家族 引自引自Katja C. Zimmermann等等2001◆◆当当 Caspase8 活化后，它一方面作用活化后，它一方面作用 Procaspase3，另一方面使，另一方面使Bid 裂解裂解成成 2 个片个片段，其中段，其中含含含含   BH3 BH3 结构域的结构域的结构域的结构域的   C-C-端片段被运送端片段被运送端片段被运送端片段被运送到线粒体，与到线粒体，与到线粒体，与到线粒体，与   Bcl-2/Bax Bcl-2/Bax 的的的的   BH3 BH3 结构域形成结构域形成结构域形成结构域形成复合物，导致复合物，导致复合物，导致复合物，导致Cyt cCyt c释放释放释放释放。

Cyt c 与胞质中与胞质中Ced4 同源物同源物 Apaf-1（凋亡蛋白酶活化因子（凋亡蛋白酶活化因子apoptosis protease activating factor）结合并）结合并活活Apaf-1，活化的，活化的 Apaf-1 再活化再活化Procaspase9，最后引起细胞凋亡最后引起细胞凋亡p53Øp53 是一种抑癌基因，其生物学功能是是一种抑癌基因，其生物学功能是在在G期监视期监视DNA的完整性的完整性如有损伤，则抑制细胞增殖，直到如有损伤，则抑制细胞增殖，直到DNA修复完成如果修复完成如果DNA不能被修复，则诱导其调不能被修复，则诱导其调亡Ø在依赖在依赖P53蛋白的细胞凋亡中，蛋白的细胞凋亡中，P53蛋白能特异地抑蛋白能特异地抑制制 Bcl-2 的表达，但对的表达，但对 Bax 的表达则有明显的促进的表达则有明显的促进作用在这些细胞中，作用在这些细胞中， P53蛋白的积累和活动引起蛋白的积累和活动引起了细胞凋亡了细胞凋亡信号转导研究方法•免疫共沉淀免疫共沉淀•荧光共振能量转移（荧光共振能量转移（FRET））•荧光漂白恢复荧光漂白恢复•荧光相关光谱荧光相关光谱•免疫荧光显微技术免疫荧光显微技术•电镜显微技术电镜显微技术。