caspase家族及在细胞凋亡中的作用
Caspase,BCL-2蛋白家族与细胞凋亡调控机制
Caspase,BCL-2蛋白家族与细胞凋亡调控机制1972年，Kerr等提出细胞凋亡的概念，细胞凋亡（apoptosis）又谓细胞程序化死亡（programmed cell death ,PCD）是一种参与了生物体许多过程的细胞去除机制，是由基因编程调控的细胞主动自杀过程。
生物体通过这种机制完成对衰老细胞和畸形细胞的清除。
另外细胞凋亡对胚胎发育，免疫耐受，细胞群体稳定等有重大影响，并且对进一步深入研究艾滋病，癌症等对人类的生存构成严重威胁的疾病有潜在的价殖。
因此，许多年以来，细胞凋亡一直是生物领域科研研究的热点。
细胞凋亡的过程非常复杂，与此有关的两大家族bcl-2,caspase对细胞凋亡的调控起着举足轻重的作用，本文就这两大家族对细胞凋亡的调控机制影响作一综述。
1 BCL-2蛋白家族BCL-2蛋白家族分为三个亚族，原生存亚族（Pro-suvival subfamily）即BCL-2亚族成员有BCL-2, BCL-CL, KS-BCL-2, BCL-W, MCL-1,BHRF1, NR-B,ORF16, LMW5-HL,AL,FIB-19K,及 CED-9;两个原凋亡家族（Proapoptotrc subfamily）是Bax and BH3亚族。
Bax,bak, bid及egl-1属bh3亚族【1】。
其中15种蛋白为哺乳动物（主要是人）所有，nr-3为鸡所有，线虫c.elegans中的蛋白有ced-9及egl-1,病毒蛋白有LMW5-HL,BHRF1,ORF-16,KS-BCL-2和EIB-19K,BCL-2家族在细胞凋亡过程中起到调节者的作用。
1.1 细胞周期细胞增殖可以启动PCD，在一定条件下，bax能加速细胞周期进程。
而BCL对凋亡的阻遏抑制细胞增殖受阻碍的细胞也难以再进入细胞周期的淋巴细胞中，BCL-2造成的生长抑至与阻碍转录因子NFZF(Nucleaar Factor Assocciate Transcription)激活相关，另外对FAS信号途径的干扰会抑至细胞。
细胞凋亡调控相关的基因及酶
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。
caspase-3在多塞平诱导大鼠神经细胞凋亡中的作用重点
４７
Ｚ（Ｐ＞０．０５）．Ｃｏｍｐａｒｅｄ
ｒａｔｅ ｗａｓ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄ ａｐｏｐｔｏｓｉｓ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｍｉｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄ
ａｓ
ｉｎ
ｇｒｏｕｐ ｗｉｔｈ
ＤＺ（Ｐ＜０．０１）．Ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｎｇｅｓ
ｇｒｏｕｐ
ｇｒｏｕｐ
ａ
ｎｕｍｂｅｒ ｔａｂｌｅ：ｎｏｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ（ｇｒｏｕｐ Ｃ）；ｄｏｘｅｐｉｎ ｇｒｏｕｐ（ｇｒｏｕｐ Ｄ）；
ｃａｓｐａｓｅ一３ ｇｒｏｕｐ
ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ Ｚ－ＤＥＶＤ—ＦＭＫ
ｗｅｒｅ
ｇｒｏｕｐ（ｇｒｏｕｐ Ｚ）；ｄｏｘｅｐｉｎ＋Ｚ—ＤＥＶＤ—ＦＭＫ ｇｒｏｕｐ（ｇｒｏｕｐ ＤＺ）．Ｉｎ
ｒａｔ
ＤＺ
ｃｏｍｐａｒｅｄ
Ｄ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ
Ｃａｓｐａｓｅｓ・３
ｍａｙ
ｍｅｄｉａｔｅ
ｄｏｘｅｐｉｎ—ｉｎｄｕｃｅｄ
ａｐｏｐｔｏｓｉｓ ｉｎ
ｎｅｕｒｏｎｓ．
【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】Ｄｏｘｅｐｉｎ；
Ｆｕｎｄ
Ｃａｓｐａｓｅ ３；
Ｎｅｕｒｏｎｓ；Ａｐｏｐｔｏｓｉｓ；Ｄｒａｇ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
ｗｅｒｅ
２４ ｈ．Ｉｎ ｇｒｏｕｐ
ｗｉｔｈ
ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｉｎｃｕｂａｔｅｄ
ｏｆ
１２０
ａｎｄ
１０
ｔ＾ｍｏｌ／Ｌ，
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｖｉａｂｉｌｉｔｙ
ａｄｄｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｌｌｓ
ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ
caspase家族
细胞色素c
Caspase-8酶原 活化的 Caspase-8 CARD Caspase-9酶原 活化的 Caspase-3 活化的 Caspase-9 Apaf-1
Caspase-3酶原
凋亡复合体
切割底物，产生效应
细胞凋亡的膜受体通路
FASL+FAS +FADD
凋亡诱导复合物（DISC） 胞质中游离的caspase8聚集到这个复合物上 细胞有足够caspase8 死亡受体活化， 细胞凋亡 细胞caspase8浓度不够 切割Bid tBid从胞质到线粒体 CtyC 释放
未活化的caspase 酶原Y
原结构域
活化的caspaseX
较多活化的caspaseY
大量活化的caspaseZ
切割细胞质蛋白
切割细胞核蛋白
外源途径 内源途径 其他刺 激因素
Fas DD FADD
Fas DD + DD DED
Fas
Fas DD DED DISC切的Bid
2002年诺贝尔医学及生理学奖
凋亡起始者 Caspase 9、8、2、10、11
同性活化——切割自身前体
凋亡执行者 Caspase 3、6、7
异性活化——切割结构蛋白、功能蛋白
Caspase级联效应
NH2 活化的 caspase X
大亚基
切割位点
小亚基 切割活化 COOH 活化的 caspase Y
Caspase 家族
及其在细胞凋亡中的作用
Caspase （天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解酶）
是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白
酶，它们的活性位点均包含Cys残基，能够特异 性的切割靶蛋白Asp残基后的肽键。Caspase能 选择性的切割某些蛋白质，从而造成细胞凋亡。
Caspase的活化及其在细胞凋亡中的作用
当细胞受到某些刺激时，线粒体释放出促凋亡因子，如 Bcl-2家族的成员，这些因子会激活Caspase-9，进而激活 下游的Caspase，引发细胞凋亡。
内质网途径
当内质网应激时，会释放出Ca2+和活性氧，这些物质会 激活Caspase-12，进而引发细胞凋亡。
04 Caspase活化的研究方法
Caspase的活化及其在细胞凋亡 中的作用
目 录
• 引言 • Caspase的概述 • Caspase在细胞凋亡中的作用 • Caspase活化的研究方法 • Caspase活化与疾病的关系 • 展望与未来研究方向
01 引言
研究背景
细胞凋亡是生物体内一种重要的生理过程，它涉及到一系列复杂的分子事件和信 号转导途径。Caspase是一类在细胞凋亡过程中起关键作用的蛋白酶，其活化是 细胞凋亡的标志之一。
细胞凋亡的概述
01
细胞凋亡是细胞自我消亡的过程，是机体正常发育和维持内环 境稳定的重要机制。
02
细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡，涉及一系列复杂的生化
反应。
细胞凋亡过程中，细胞膜保持完整，不会引起周围组织的炎症
03
反应。
Caspase在细胞凋亡中的角色
01
Caspase是一类蛋白酶，在细胞凋亡过程中起关键作 用。
当死亡受体（如Fas或TNFR）与其配体结合后，会募集并活化Caspase-8，引发细胞凋亡。
线粒体途径
当细胞受到某些刺激时，线粒体释放凋亡因子（如Cytochrome c），与Caspase-9前体结合 形成复合物，激活Caspase-9，进而活化效应Caspase引发细胞凋亡。
03 Caspase在细胞凋亡中的 作用
Caspase家族与细胞凋亡的关系
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。
细胞凋亡相关蛋白研究进展(1)
细胞凋亡相关蛋白研究进展(1)细胞凋亡相关蛋白研究进展细胞凋亡（apoptosis）是指细胞在遭受损伤或发生异常时主动死亡的一种程序性死亡方式。
细胞凋亡不仅有重要的生物学意义，同时也与多种疾病的发生和发展密切相关。
在细胞凋亡的过程中，许多蛋白因子发挥着关键作用，本文将着重介绍细胞凋亡相关蛋白的研究进展。
1. Bcl-2家族蛋白Bcl-2家族蛋白是最早被发现的与细胞凋亡相关的蛋白家族，其中既有促进细胞存活的蛋白（如Bcl-2、Bcl-xL等），也有促进细胞凋亡的蛋白（如Bax、Bak等）。
目前，许多研究表明Bcl-2家族蛋白对人体各种疾病的发生和发展都具有重要影响，并且在癌症治疗方面有着很好的应用前景。
2. caspase家族蛋白caspase家族蛋白是细胞凋亡过程中最重要的蛋白分子。
这一家族的蛋白能够在细胞凋亡的关键时间点上，参与并引导细胞自我消除的过程。
针对caspase家族蛋白的研究，已经为众多疾病的治疗提供了新的方向与策略。
3. p53蛋白p53蛋白是一种重要的转录因子，在细胞凋亡的过程中广泛发挥着抑制肿瘤、促进细胞凋亡等多种作用。
许多研究表明，针对p53蛋白的疾病治疗策略具有广泛应用前景，而且近年来关于p53蛋白的研究也逐渐深入。
4. 凋亡诱导因子（AIF）AIF是一种蛋白质，主要功能是进一步促进细胞凋亡，并能够在细胞发生凋亡时候，通过与线粒体之间的分离作用，从而释放出线粒体内的氧化氢酶等分子物质。
当前许多研究表明，针对AIF的药物开发治疗策略，将对研究许多疾病和疾病治疗的提供有力的支持。
综上所述，细胞凋亡相关蛋白的研究有着重要的科学意义和实用价值。
在未来的研究中，发掘新的有效的抑制机制，并利用已有的针对蛋白的治疗策略得到进一步优化和应用，将极大地推动相关领域的研究进展和新药研发。
Caspase
Caspase生化特性caspase家族属于半胱氨酸蛋白酶，一般在细胞内以无活性酶形式存在；当其作用于特异性底物，产生异二聚体，同时发出光子。
Caspase检测凋亡的原理通过检测细胞内caspase酶活性了解细胞的凋亡功能。
试剂渗透进入细胞后，使细胞内caspase 酶释放，作用于其特异性底物，产生发光体或荧光，发光酶（荧光酶）作用于发光体，产生光。
发光度与细胞内caspase酶活性成正比。
Caspase酶活性反映了细胞内凋亡途径激活情况，即细胞的凋亡能力。
如何做对照组？阴性对照：caspase抑制剂和培养基；或者只加完全培养基。
试剂盒没有caspase抑制剂？不必要。
Caspase试剂盒组成：caspase3/7特异性底物；含发光酶，细胞溶解液的缓冲液。
Caspase试剂盒分类：caspase3/7,caspase8,caspase9.(后两个是内源性凋亡途径参与物）试剂盒的选择：一般细胞凋亡检测选用caspase3/7试剂盒，如果用于分析凋亡上游启动子，根据对凋亡途径（内源性/外源性）的兴趣，选择caspase8/caspase9试剂盒即可。
Caspase3/7介绍Caspase3/7是一种发光分析法，可用于检测粘附细胞或悬浮生长细胞内caspase3/7的酶活性。
试剂盒中包含了发光前体caspase3/7的Z-DEVD-aminoluciferin 冻干底物，DEVD为抑制剂，保证了试剂盒的特异性。
底物被切割后产生发光体，发光体作为发光酶的底物与之反应后，发出光。
Caspase3/7试剂已经对caspase酶活力，发光酶活力以及细胞溶解做了优化。
将试剂以混合物形式加入样本，导致细胞溶解，底物的切割和产生流性光信号。
可用于研究细胞凋亡和凋亡抑制。
实验大概需用2小时一轮。
检测波长一般检测发光体没有内置的波长选择功能，都采用全部可见光检测。
原因有二：1.不需用滤光；2.滤光后敏感度降低。
内源性凋亡途径：病毒，紫外线或线粒体胞膜破坏，细胞色素C释放至胞液等因素导致内源性凋亡途径激活，从而产生含有caspase-9前体的凋亡小体复合物，复合物导致caspase-9活化，接着caspase-9使下游介导凋亡的死亡效应caspase酶活化，包括caspase3,caspase6,caspase7。
caspase家族与细胞凋亡
National Medical Frontiers of China, Mar.2011, Vol.6 No.6中国医疗前沿 2011年3月 第6卷 第6期25综述与进展迄今为止，细胞的凋亡过程确切机制尚不完全清楚，但凋亡过程的紊乱可能与许多疾病的发生有直接或间接的关系。
细胞凋亡涉及一系列蛋白，如Caspase 家族蛋白、Bcl-2家族蛋白和p53蛋白、survivin。
其中Caspase 半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase)家族，也称为ICE/CED-3家族，是美丽线虫(Caenorhabditis elegans)死亡基因CED-3的同源物。
这类蛋白酶与细胞凋亡形态学特征变化(如细胞膜空泡形成、核膜破裂、染色质聚集和边聚及DNA 断裂等)以及一些生化改变关系密切。
1 Caspase 的生化特性从1992年人类第一次纯化Caspase-1克隆并测序其cDNA 至今,Caspase 家族中共有14个成员被克隆出，它们在氨基酸序列、结构及酶的特性上均相似，正常时均以无活性的酶原形式存在。
酶原分子由一个N 端前域及一大一小两个亚基组成。
酶原分子激活后,大小亚基解离并重新组装为四聚体形式的活性酶两个小亚基单位在中间，两个大亚基单位在外周。
每个异二聚体包含一个催化位点。
大小亚基的同源性较高，而N 端前域的同源性较低，因此N 端前域成为区别Caspase 家族各成员的重要指标。
Caspase 分为三大类：凋亡启动因子(apoptotic initiators)、凋亡执行因子(apoptotic executioners)和炎症介导因子(inflammatory mediators)，构成了级联放大效应。
凋亡启动因子在级联反应的上游，包括Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9、Caspase-10等,能在其它蛋白辅助下发生自我活化并识别和激活下游的Caspase。
Caspase的活化及其在细胞凋亡中的作用
非Caspase 蛋白酶活化
activationby non-caspase proteinases
直接被其他非Caspase 蛋白酶所活化。
例如，细胞毒性T 细胞的颗粒酶B 是一种天冬氨 酸特异的丝氨酸蛋白酶，是酶原Caspase- 3 和- 7 的高效激活剂。
颗粒酶B 也能激活Caspase- 8、- 9 和- 10，但不 能激活Caspase- 6。
1
Caspase-1、 Caspase-4、 Caspase-5、 Caspase-11、 Caspase-12、 Caspase-13、 Caspase-14。
2
Caspase-2、 Caspase-8、 Caspase-9 、 Caspase-10
3
Caspase-3、 Caspase-6 、 Caspase-7
细胞内途径
由线粒体介导的内源性凋亡通路是哺乳动 物细胞程序性死亡的主要途径。
凋亡刺激——死亡促进因子（DPF），包 括细胞色素C、凋亡诱导因子（AIF）、促 死亡蛋白、Caspase 酶原的释放——dATP、 ATP 存在下活化Caspase——细胞凋亡。
内质网介导的凋亡通路
内质网钙离子内环境紊乱以及过量内质网 蛋白积累能够激活位于内质网上的 Caspase- 12；
Caspase 可直接诱导细胞凋亡，也 可被死亡信号激活后，再激活第二信 使如神经酰胺、Ca2+、Bcl- 2 的修 饰，细胞内氧化还原水平的改变， Bax、Bak 和C-Myc 的过分表达等 作用于线粒体再诱导凋亡。
这样死亡信号才能够突现级联放大， 加快细胞凋亡。
Caspase 抑制剂
1
最早发现的Caspase 抑 制分子是牛痘病毒的产物— 细胞因子反应调节蛋白 A(CrmA)。
caspase蛋白1
二、Caspase家族蛋白酶的结构与功能
精品课件
人类的Caspase-1和Casp精a品课s件e-3的3D结构（NCBI）
其它Caspase蛋白酶
2
4
5
6
7
9
10
11
精品课件
精品课件
3
图 ： 蛋 白 酶 家 族 的 同 源 性
精品课件
蛋白酶名称
caspase 1 caspase 2 caspase 3 caspase 4 caspase 5 caspase 6 caspase 7 caspase 8 caspase 9 caspase 10 caspase 11 caspase 12 caspase 13 caspase 14 caspase 15
精品课件
细胞凋亡的途径
与Caspase有关的凋亡通路主要有两种。一种 是死亡受体介导的信号传导途径，另一种是线粒体依 赖途径。
在外源途径中，死亡受体如Fas在配体FasL的刺 激下，通过接头蛋白FADD将Caspase-8酶原招募到细 胞质膜上，形成死亡诱导信号复合物DISC。 Caspase-8酶原在这个复合物中被活化，进而激活下 游的Caspase级联反应。Caspase-8也可以通过切割 Bcl-2家族成员Bid，进一步活化Bax和Bak从而激活 内原细胞凋亡途径。
别名
ICE ICH-1 CPP32, Yama, apopain TX, ICH-2, ICErel-II ICErel-III, TY Mch2 Mch3, ICE-LAP3, CMH-1 MACH, FLICE, Mch5 ICE-LAP6, Mch6 Mch4 ICH3, FLICE2
识别 序列
IL-1前体的切割 ；参与死亡受体途径的起始
Caspase ,BCL-2蛋白家族与细胞凋亡调控机制
Caspase ,BCL-2蛋白家族与细胞凋亡调控机制【摘要】细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式，由多种分子调控。
Caspase 和BCL-2蛋白家族在细胞凋亡中起关键作用。
Caspase是主要的凋亡调控蛋白酶，参与凋亡信号传导和执行。
BCL-2蛋白家族调节细胞生存和死亡，其中一些成员促进凋亡，而另一些抑制凋亡。
Caspase与BCL-2蛋白家族之间存在复杂的相互作用，调控细胞凋亡的进行。
研究进展显示，细胞凋亡在各种疾病中起着重要作用，如癌症和神经退行性疾病。
Caspase ,BCL-2蛋白家族与细胞凋亡调控机制对于疾病治疗具有重要意义。
未来的研究应该注重解析这些调控机制，探索潜在的临床应用，为疾病治疗提供新的方向和策略。
【关键词】关键词：Caspase、BCL-2蛋白家族、细胞凋亡、调控机制、相互作用、研究进展、疾病、重要性、未来研究方向、临床应用。
1. 引言1.1 细胞凋亡的定义细胞凋亡是一种程序性死亡形式，是生物体内一种重要的生理现象。
在细胞凋亡中，受到内外部环境刺激的细胞会按照一定的信号传导途径，通过活化特定的蛋白酶（Caspase）而发生程序性死亡。
与坏死不同，凋亡是一种高度有序、规范的细胞死亡过程，其过程可精确调控，不会引起身体的炎症反应。
细胞凋亡在生物体内担负着维持组织稳定、清除异常细胞、调控身体发育和免疫应答等重要功能。
细胞凋亡的过程往往伴随着细胞内外环境的变化，如DNA损伤、细胞内信号分子的改变等。
在接收到适当信号后，细胞会通过内在或外在通路触发凋亡程序。
通过对细胞凋亡调控机制的研究，人们可以深入了解细胞生命活动的调控规律，为疾病的治疗和预防提供新的思路。
细胞凋亡的定义不仅仅是细胞死亡的一种形式，更为我们揭示了生命活动中一种重要的规律和机制。
1.2 Caspase的作用Caspases是一类半胱氨酸蛋白酶，在细胞凋亡中扮演着至关重要的作用。
它们被称为“凋亡酶”，因为它们能够促进或执行细胞凋亡过程。
细胞凋亡相关蛋白研究进展
2、BCL- 2 家族蛋白
Bcl-2被以为是细胞凋亡蛋白家族中最主要旳调控 蛋白。它们在线粒体参加旳凋亡途径中起调控作 用，能控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子旳释放。
Bcl- 2 家族分为两大类: 一类是抗凋亡蛋白, 主 要涉及Bcl- 2、Bcl- xL 和 Bcl- w等; 另一类是 促凋亡蛋白, 主要涉及 Bax、Bak、Bid、Bim 和 Bad 等。
在线粒体损伤后，细胞色素C从构建旳孔隙中进入细 胞液，与抗恶性贫血因子1和caspase-9构成了凋亡 复合体。在caspase-9被激活后，再作用于其下游旳 caspase-3酶原，活化旳caspase-3作为效应子，作 用于不同旳靶分子，经蛋白水解作用造成细胞凋亡 。
3、P53蛋白
肿瘤克制蛋白 p53 在维持蛋白组旳完整 性中起着主要旳作用。p53 作为一种转录 因子对 DNA损伤做出反应,并诱导下游蛋 白如 p21, Mdm2 和 Bax 旳体现, 这些下 游蛋白能够调整细胞周期和凋亡。正常旳 p53 在细胞里旳功能有多种, 但目前研究 最多旳有两种, 一种是克制细胞分裂, 让 其停留在细胞周期旳 Gl 期,另一种是使 细胞凋亡, 此两种功能与 p53 转录旳能 力都有一定程度旳联络。
细胞凋亡有关蛋白旳研究进展
序言：
细胞凋亡是细胞旳一种基本生物学现象, 在多 细胞生物清除不需要旳或异常旳细胞中起着必 要旳作用。
细胞凋亡是多蛋白严格控制旳过程, 伴随分子 生物学技术旳发展对多种细胞凋亡旳过程有了 较为进一步旳认识, 但是迄今为止凋亡过程确 切机制尚不完全清楚。
细胞凋亡是一种主动过程,它涉及一系列蛋白 旳激活、 体现以及调控等旳作用。其中 caspase 家族蛋白、Bcl- 2 家族蛋白和 p53 蛋白、 survivin 蛋白等在凋亡旳信号转导中 扮演着主要角色。
caspase家族蛋白酶的结构与功能
caspase家族蛋白酶的结构与功能按照结构同源性的大小，可以将caspase蛋白酶分为三个组，分别以caspase-1、caspase-2和caspase-3为代表。
其中最重要的是caspase-1、caspase-3 和caspase-8。
(一)caspase-1(ICE)1. ICE的结构与生物学作用ICE即IL-1b 转化酶(IL-1b converting enzyme)，是单核细胞合成的一种蛋白酶，可以将34kD的IL-1b 前体(pro-IL-1b )剪切为17kD的成熟IL-1b ，这种剪切对于IL-1b 活性的发挥是必须的。
不表达ICE的细胞系转化IL-1b 基因后可以产生pro-IL-1b ，但不能分泌有活性的成熟IL-1b ；ICE特异性抑制剂可以阻断金黄色葡萄球菌刺激引起的IL-1b 的分泌。
ICE 属于半胱氨酸蛋白酶，活性中心有高活性的巯基，对氧化剂很敏感，但对丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶或天冬氨酸蛋白酶的抑制剂不敏感。
(1)ICE活化时的剪切过程：ICE基因定位于11q13-23，编码的ICE前体(pro-ICE)全长404aa，约45kD，蛋白酶活性中心是位于283~287位置的Gln-Ala-Cys-Arg-Gly(QACRG)五肽序列，其中Cys285是发挥酶切活性的关键残基。
在活化过程中pro-ICE在4个位点Asp103~Ser104、Asp119~Asn120、Asp297~Ser298和Asp316~Ala317进行自我催化剪切形成两个片段P20和P10，P20和P10首先形成异源二聚体，然后两个P20/P10异源二聚体再通过P10小亚基多聚化形成同源二聚体，所以ICE的活性形式是(P20/P10)2。
pro-ICE活化过程中的剪切并不是在四个酶切位点同时进行的，最先被剪切的是第三个位点(Asp297~Ser298)，形成P35和P12两个片段，P35的酶切活性比pro-ICE要高，它既可以进一步在第三个酶切位点剪切其它pro-ICE，还可以剪切其它三个酶切位点，形成P20和P10两个片段，再由P20和P10形成四聚体。
caspase家族及在细胞凋亡中的作用
caspase家族及在细胞凋亡中的作用admin注:本文仅是基础知识,目前这方面进展十分快，需要更新更多的知识。
如caspase家族目前发现至少14种。
这里仅介绍几种常见的成员。
目的是让大家了解到caspase家族的概况,以及在细胞凋亡中的作用。
一caspase家族蛋白酶的组成未活化的caspase家族蛋白酶是以酶原形式存在的，酶原的氨基端有一段被称为“原结构域”(pro-domain)的序列.酶原活化时不但要将原结构域切除，并且要将剩余部分剪切成一大的形式组成的。
这一小两个亚基，分别称为P20和P10,活性酶就是由这两种亚基以(P20/P10)2种活化反应也是Asp特异的，剪切发生在酶原中保守序列的Asp与其后的氨基酸残基之间，一般是先切下羧基端的小亚基，然后再从大亚基的氨基端切去原结构域.这种剪切可以是酶原及中间活性酶自我催化，也可以是其它ICE家族蛋白酶的作用，还有其它酶类如颗粒酶B参与。
表5。
caspase家族蛋白酶的识别序列及作用底物已命名的caspase家族成员均已克隆成功,它们不但在氨基酸序列上具有同源性，而且在空间结构上也很相似。
目前已经获得了caspase—1（ICE)和caspase—3（CPP32）的X线结晶图像，结果显示它们具有相似的空间结构,在P20的C端和P10的N端有200多个氨基酸残基的序列尤为保守，在空间结构上组成相似的β折叠中心和相邻的α螺旋，保守的、对蛋白酶活性有特殊意义的氨基酸残基均位于这一段，并形成特定的结构。
不同源的序列主要存在于P20的N端和P20与P10交界处，这两个部位的氨基酸残基在蛋白酶活化过程中一般被全部或部分切除。
所有的成员都保守性地包含有与底物P1Asp作用的氨基酸残基，如在ICE中，它们是催化中心的Cys285,与酶/抑制剂复合物的巯基半缩醛以氢键结合的His237,以及可以稳定反应中间物氧阴离子的Gly238。
另外，Arg179、Arg341、Gln383和Ser347形成容纳P1Asp的“口袋”，Ser339靠近Cys285的巯基，以氢键结合P1位的酰胺。
caspase
ICE在细胞凋亡中的作用
普遍研究： ICE用ATP或过量内毒素刺激单核细胞，活 化ICE可增加IL-1b 的分泌来促进细胞凋亡。这种凋亡 可被牛痘病毒蛋白CrmA或细胞凋亡拮抗蛋白BCL-2所抑 制。 不同研究：稳定高表达IL-1b 的细胞系并不自发凋亡 ；在具有ICE活性的细胞中用YVAD抑制ICE活性后，细 胞凋亡过程也不受影响；凋亡的鸡细胞DU249的细胞提 取液不具有剪切pro-IL-1b 的能力，但凋亡的DU249细 胞提取液的另一种成分prICE可将不作为ICE底物的 PARP剪切成典型的凋亡片段。
3
caspase-1(ICE)
ICE的结构:ICE即IL-1b 转化酶，是单核细胞合成的
一种蛋白酶，可以将34kD的IL-1b 前体(pro-IL-1b ) 剪切为17kD的成熟IL-1b,其剪切的位点是一个四肽序 列。
生物学作用: 不表达ICE的细胞系转化IL-1b 基因后可
以产生pro-IL-1b ，但不能分泌有活性的成熟IL-1b ； ICE特异性抑制剂可以阻断金黄色葡萄球菌刺激引起的 IL-1b 的分泌。ICE属于Cys蛋白酶，活性中心有高活 性的巯基，对氧化剂很敏感，但对Ser蛋白酶、金属蛋 白酶或Asp蛋白酶的抑制剂不敏感。
活化的caspase能够特异地水解一套地物，从而导致细 胞凋亡，此过程为不可逆反应
正常情况下细胞内总存在有Caspase的抑制剂，以防止 caspase酶原偶然被激活而对正常细胞造成损伤。
四、Caspase家族与细胞凋亡的关系
与caspase有关的凋亡通路主要有两种。一种是死亡受体介 导的信号传导途径，另一种是线粒体依赖途径。 死亡受体介导的信号传导途径:最具代表性的死亡受体是 FADD(又名Fas或APO一11，是一种跨膜受体蛋白，既能与细胞外 的CD95抗体及CD95配基结合。又能与细胞内的接头蛋白FADD结 合，FADD的C端含有死亡域DD, N端含有死亡效应域DED。同时 CD95及caspase-8分别含有DD及DED， 当死亡诱导信号CD95抗体 或 CD95配基作用于CD95后，CD95的构象发生改变，通过其DD与 FADD的DD结合, FADD又通过DED与procaspase-8的DED结合．共 同形成死亡诱导信号复合物DISC，DISC形成后，可诱导 pmcaspase-8自身激活，产生活性的caspase-8a/b，活化的 caspase-8则进一步激活下游的caspase-3, caspase-3激活后作 用于特定的凋亡底物，引起细胞凋亡 。
Caspase家族与细胞凋亡的关系
文 献标识 码 ：Ａ
文 章编 号 ： ２ ８ ７３ （ ０ ０）７ ０ ７ — ６ ０ ５ — ０ ３ ２ １ １— ０ ３ ０
细胞 凋亡 （ｐｔ ｉ） ａｏ ｓ 是一 个细 胞 自我破 坏 的程序 ｏｓ 性生 化过 程 ， 常需 要 ３ ～ ０ｍｉ。是 多细 胞生 物体 通 ０６ ｎ 内的一 个 重要生 命现 象 ， 出现 在个 体发育 过程 中 ， 即 也 出现 在正 常生理 状 态或疾病 中 ，在一 定 的生理 或
收稿 日期 ：０ ９ １— ５ 修回 日期 ：０ ９ １— ７ ２０ 一 ０ １ ； ２ ０ — ２ ２ 资助项 目： 国家科技 支撑项 目（０ ６ Ａ Ｂ ０ 、０ ８ Ａ Ｂ Ｂ １ ； ２ ０ Ｂ Ｄ Ｂ ８ ２ ０ Ｂ Ｄ ２ Ｏ ）转 基 因生 物新品种培育科技术 专项 （ ０ ８ Ｘ ８ ０ — ０ ）“ ６ ”课题 ２ ０ ２ ０ ０ ９ ０ ３ ；８ ３
ｆ】 程 正 江． Ｙ Ｒ ＧｅｎＩ ４ Ｓ Ｂ ｒ 熔链 曲线 分 析检 测 醛糖 还 原 酶 ｃ 一 ｅ （
１ ６ Ｔ单 核苷 酸多 态性 …．中华 医学 检验 杂 志 ，０ ４， （ ） ０） ２０ ５ ５ ：
４ ８ ４ ． ４ —４ ９
作者简介 ： 赵瑞杰（ ９ ０ ） 男 ， １８ 一 ， 景县人 ， 士 硕 通讯作者
灵敏 度高 ，可 以应 用 到进 出 口禽类 肉食 品和饲料 源 性 成分 品种 鉴定 的工作 当 中 ，为 明确禽 类 肉食 品与 饲料 的成分 和来源 ，为 全面 防御禽 流感 的传 播提 供 分 子生物 学 的检测方 法 。
参 考文献 ：
［】 褚玲 娜 ， 勇 ， 梓荣 ． １ 詹 许 禽流感 的危 害 与防 治 ． 中国 动物保 健 ，０ ４ （） ０ ３ ． ２ ０ ，１： — ２ ３
Caspase家族与细胞凋亡的关系_赵瑞杰
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综 述 ·Re vie w P a pe rs
2010 年 第 46 卷 第 17 期
以半胱氨酸作为裂解底物的亲核基团；③对催化底 物的天冬氨酸有特异性，即催化时底物的天冬氨酸 羧基端肽键断裂；④有高度保守的 QACXG（X 为 R、 Q 或 G） 五肽序列；⑤通常以无活性的酶原形式存 在，须通过水解其氨基端一段序列而激活；⑥活化的 Caspase 可水解底物, 并通过级联放大诱发凋亡；⑦ 通常具有抑制剂,防止 Caspase 酶原被偶然激活而对 正常细胞造成损伤。因它们均具有半胱氨酸和天门 冬氨酸裂解位点，Alnemfi 将其命名为 Caspase，其基 因用 Caspase 表示，C 代表半胱氨酸蛋白酶机制，aspase 表示其能特异切割底物中在天冬氨酸 （asp）后 的肽键能力。
凋亡的分子机制进行综述。
关键词：caspase；细胞凋亡；分子机制
中图分类号：R329.2
文献标识码：A
文章编号：0258- 7033（2010）17- 0073- 06
细胞凋亡（apotosis）是一个细胞自我破坏的程序 缩、线粒体肿胀和凋亡小体的形成，而其结束以凋亡
性生化过程，通常需要 30~60 min。是多细胞生物体 小体被吞噬为标志。一般来说触发凋亡信号转导途
点 ，故 又 称 为 Caspase 蛋 白 酶 家 族 [1]，细 胞 凋 亡 形 态 完成。
学上的变化主要有 DNA 破碎、染色质凝聚、细胞皱
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1 什么是 Caspase
收稿日期：2009- 10- 15；修回日期：2009- 12- 27
半胱氨酸蛋白酶（caspase）家族是直接导致凋亡
Caspase家族研究进展
内源性细胞凋亡途径始于线粒体。当受到细 胞凋亡信号刺激。线粒体释放细胞色素C至 细胞浆中。细胞色素C与细胞内存在的一种 凋亡细胞蛋白酶激活因子(Apoptosis Protease Activating Factor-1，Apaf-1)结合， 在dATP存在的条件下，通过半胱氨酸蛋白酶 募集域的作用，Apaf1和Caspase-9酶原结合。 使Caspase-9酶原活化，然后激活下游的效 应半胱氨酸蛋白酶如Caspase-2、3、6、7、 8、10，从而启动细胞凋亡。
第1 类为凋亡始动子,包括Caspase-2、8、9、 10 等。
第2 类为凋亡效应子,包括Caspase-3、6、7
第3 类包括Caspase-1、4、5、13、14,主要 参与细胞因子介导炎症反应。
Caspase-1是该家族中第一个被鉴定的成员,但它在 细胞凋亡中并无十分明显的作用,主要参与IL-1β的 成熟和转运。
码的蛋白质为CED29 。后来发现,CED23 与哺乳动 物的白介素-1β转换酶(Caspase-1 ,原名ICE) 具有高 度同源性,CED24 、CED29 则分别与Apaf21 、 Bcl22 同源。
哺乳动物的ICE类蛋白是一组半胱氨酸蛋白酶 ,且 有以下共同特点:
(1) 和ICE 有同源性； (2) 有高度保守QACXG(X 为R、Q 或G) 五肽序列; (3) 有发挥酶活性所必须的半胱氨酸； (4) 特异地裂解天冬氨酸位点； (5) 前体蛋白均无活性,均需经蛋白水解后才产生
由于各种细胞凋亡信号的刺激，FasL(Fas ligand) 和TNF α作用于相应的受体，使得内源性Fas相关 死亡结构域(Fas associated death domain， FADD)和Fas发生直接的作用，生成FasL-FasFADD凋亡复合物而使细胞凋亡。而TNFR相关死 亡结构域(TNFR associated death domain， TRADD)通过与死亡域间的相互作用，与TNFR1 直接结合。间接使TNFR1和FADD相结合形成 TNFα-TNFR1-TRADD-FADD复合物。复合物形 成后FADD的死亡效应区即和Caspase-8酶原或 Caspase-10酶原结合。使Caspase酶原活化为有 活性的Caspase。活化的Caspase-8或10激活下 游的Caspase-3、6、7，最终导致细胞的凋亡。
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caspase家族及在细胞凋亡中的作用admin注:本文仅是基础知识，目前这方面进展十分快，需要更新更多的知识。
如caspase家族目前发现至少14种。
这里仅介绍几种常见的成员。
目的是让大家了解到caspase家族的概况，以及在细胞凋亡中的作用。
一caspase家族蛋白酶的组成未活化的caspase家族蛋白酶是以酶原形式存在的，酶原的氨基端有一段被称为“原结构域”(pro-domain)的序列。
酶原活化时不但要将原结构域切除，并且要将剩余部分剪切成一大一小两个亚基，分别称为P20和P10，活性酶就是由这两种亚基以(P20/P10)2的形式组成的。
这种活化反应也是Asp特异的，剪切发生在酶原中保守序列的Asp与其后的氨基酸残基之间，一般是先切下羧基端的小亚基，然后再从大亚基的氨基端切去原结构域。
这种剪切可以是酶原及中间活性酶自我催化，也可以是其它ICE家族蛋白酶的作用，还有其它酶类如颗粒酶B 参与。
表5. caspase家族蛋白酶的识别序列及作用底物蛋白酶名称别名识别序列底物caspase 1ICE YVAD pro-IL-1 , pro-caspase 3,pro-caspase 4caspase 4TX, ICH-2,ICErel-IIpro-caspase 1caspase 5ICErel-III, TYmICH3mICH4caspase 2ICH-1PARPcaspase 9ICE-LAP6, Mch6PARPcaspase 3CPP32, Yama,apopain DEVD PARP, DNA-PK, SRE/BP, rho-GDI, KCθcaspase 6Mch2VEID lamin Acaspase 7Mch3, ICE-LAP3,CMH-1DEVD PARP, pro-caspase 6caspase 8MACH, FLICE, Mch5DEVD pro-caspase3,4,7,9,10caspase 10Mch4YVADcaspase 11ICH3, FLICE2CED-3已命名的caspase家族成员均已克隆成功，它们不但在氨基酸序列上具有同源性，而且在空间结构上也很相似。
目前已经获得了caspase-1(ICE)和caspase-3(CPP32)的X线结晶图像，结果显示它们具有相似的空间结构，在P20的C端和P10的N端有200多个氨基酸残基的序列尤为保守，在空间结构上组成相似的β折叠中心和相邻的α螺旋，保守的、对蛋白酶活性有特殊意义的氨基酸残基均位于这一段，并形成特定的结构。
不同源的序列主要存在于P20的N 端和P20与P10交界处，这两个部位的氨基酸残基在蛋白酶活化过程中一般被全部或部分切除。
所有的成员都保守性地包含有与底物P1Asp作用的氨基酸残基，如在ICE中，它们是催化中心的Cys285，与酶/抑制剂复合物的巯基半缩醛以氢键结合的His237，以及可以稳定反应中间物氧阴离子的Gly238。
另外，Arg179、Arg341、Gln383和Ser347形成容纳P1Asp的“口袋”，Ser339靠近Cys285的巯基，以氢键结合P1位的酰胺。
与P2~P4作用的氨基酸残基则变异比较大，这可能是各个成员识别不同底物的特异性之所在。
在活性Cys周围的氨基酸序列也很保守，一般都有Gln-Ala-Cys-Arg-Gly(QACRG)五肽序列，在caspase-8、caspase-10中为QACQG，在caspase-9中是QACGG，这三个成员都有一个氨基酸残基的变异，但这种变异不影响蛋白酶的剪切活性和特异性。
二caspase家族蛋白酶的结构与功能按照结构同源性的大小，可以将caspase蛋白酶分为三个组，分别以caspase-1、caspase-2和caspase-3为代表。
其中最重要的是caspase-1、caspase-3和caspase-8。
(一)caspase-1(ICE)(二)caspase-3(三)caspase-8(四)其它caspase蛋白酶(一)caspase-1(ICE)1. ICE的结构与生物学作用ICE即IL-1β转化酶(IL-1βconverting enzyme)，是单核细胞合成的一种蛋白酶，可以将34kD 的IL-1β前体(pro-IL-1β )剪切为17kD的成熟IL-1β，这种剪切对于IL-1β活性的发挥是必须的。
不表达ICE的细胞系转化IL-1β基因后可以产生pro-IL-1β，但不能分泌有活性的成熟IL-1β；ICE特异性抑制剂可以阻断金黄色葡萄球菌刺激引起的IL-1β的分泌。
ICE属于半胱氨酸蛋白酶，活性中心有高活性的巯基，对氧化剂很敏感，但对丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶或天冬氨酸蛋白酶的抑制剂不敏感。
(1)ICE活化时的剪切过程：ICE基因定位于11q13-23，编码的ICE前体(pro-ICE)全长404aa，约45kD，蛋白酶活性中心是位于283~287位置的Gln-Ala-Cys-Arg-Gly(QACRG)五肽序列，其中Cys285是发挥酶切活性的关键残基。
在活化过程中pro-ICE在4个位点Asp103~Ser104、Asp119~Asn120、Asp297~Ser298和Asp316~Ala317进行自我催化剪切形成两个片段P20和P10，P20和P10首先形成异源二聚体，然后两个P20/P10异源二聚体再通过P10小亚基多聚化形成同源二聚体，所以ICE 的活性形式是(P20/P10)2。
pro-ICE活化过程中的剪切并不是在四个酶切位点同时进行的，最先被剪切的是第三个位点(Asp297~Ser298)，形成P35和P12两个片段，P35的酶切活性比pro-ICE 要高，它既可以进一步在第三个酶切位点剪切其它pro-ICE，还可以剪切其它三个酶切位点，形成P20和P10两个片段，再由P20和P10形成四聚体。
四聚体形式的ICE酶切活性非常强，实验证明即使在单核细胞大量分泌IL-1β时，细胞浆中活性形式的ICE也仅占很小的比例。
从pro-ICE上剪切下来的原结构域可以抑制ICE的进一步剪切，这可能是一种反馈机制。
(2)ICE识别的剪切位点和特异性抑制剂：ICE识别的剪切位点是一个四肽序列，除了在P1位置的Asp外，还要求在P4位置的氨基酸残基具有一个较大的疏水性集团，P2和P3位置上的氨基酸的变异则较大，P1’位置上一般是一个较小的疏水性氨基酸。
根据这一研究结果，人们合成了ICE的人工特异性四肽底物YVAD，醛化的YVAD(Ac-YVAD-CHO)是ICE的特异可逆抑制剂，醯酮化YVAD(Ac-YVAD-CMK)是特异性不可逆抑制剂。
YVAD抑制剂可以抑制单核细胞中成熟IL-1β的释放，而对其它细胞因子的释放没有作用，在体的实验也有同样的结果，说明这些特异性抑制可能具有一定的临床实用前景。
牛痘病毒产生的一种38kD的蛋白质CrmA(cytokine response modifier A)与丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)很相似，但它并不抑制丝氨酸蛋白酶的活性，反而抑制ICE的活性。
研究发现这是因为CrmA的氨基酸序列中有LVAD四肽结构，与ICE的特异性抑制剂YVAD很相似，可以作为假底物结合ICE，阻断ICE对pro-IL-1β的剪切，从而降低IL-1β的分泌。
所以CrmA 在病毒感染时可以干扰宿主的炎症反应，促进病毒在体内的复制。
(3)ICE的空间构型：利用不可逆的抑制剂Ac-YVAD-CMK，Walker等于1994年获得了活性ICE 的X线结晶图像。
分析发现，ICE是首先由P20/P10构成一个完整的结构域，然后两个相同的结构域再通过P10结合成一个蛋白酶。
在P20/P10异源二聚体中，中心位置是由6个β折叠股组成，其中4个来自于P20呈平行排列，另两个来自P10，其中一个与P20的4个折叠股平行排列，另一个则呈反平行排列。
β折叠股形成的核心周围是由分别来自P20和P10的α螺旋所包围。
两个P20/P10异源二聚体以反平行方式通过P10结合在一起，在外表形成一个可以容纳底Asp侧链羧基基团的“口袋”。
这个“口袋”由P20的Arg179、Gln283和P10的Arg341、Ser347物P1组成，Gly238和His237也参与这种构型的维持，活性中心的Cys285通过氢键与底物结合。
对ICE/CED-3家族其它成员的研究发现，在ICE中形成活性中心的氨基酸序列和形成容纳底物的“口袋”的四个氨基酸都很保守，提示它们可能具有相似的空间结构。
2. ICE在细胞凋亡中的作用Yuan等于1993年将CED-3基因克隆出来，发现它所编码的蛋白质的与人ICE很相似，在一级结构上有28%的同源性。
CED-3包含503个氨基酸残基，有100aa富含丝氨酸，与ICE的同源性主要表现在非富含丝氨酸的区域，尤其是羧基端的115aa，与ICE同源性高达43%，其中也包含活性中心QACRG(361~365)。
CED-3可能象ICE一样，也是一种半胱氨酸蛋白酶，通过剪切底物蛋白来参与细胞凋亡。
ICE是人体中CED-3的同源物，可以发挥与CED-3相似的作用，参与人体细胞的凋亡过程。
用ATP或过量内素毒素刺激单核细胞，可以通过活化ICE增加IL-1β的分泌，这些刺激同时也可以促进细胞凋亡。
将ICE cDNA转染入大鼠成纤维细胞系中过量表达ICE可以引起细胞凋亡，这种凋亡可以被牛痘病毒蛋白CrmA或细胞凋亡拮抗蛋白BCL-2所抑制；如果在转染前将ICE基因中编码酶切活性中心的氨基酸残基(Cys285、Gly287)突变，则不能诱导细胞发生凋亡；将CrmA导入鸡背根神经节细胞可以阻断撤除神经生长因子而引起的神经元细胞的凋亡过程。
但是有些研究与上述结果不相吻合：稳定高表达IL-1β的细胞系并不自动发生凋亡；ICE基因剔除的小鼠虽然不能分泌成熟IL-β，但其发育并不受影响，也不发生自身免疫性疾病，这些小鼠的胸腺细胞和巨噬细胞在受到特定信号刺激后仍能发生凋亡；在具有ICE活性的细胞中用YVAD抑制ICE活性后，细胞凋亡过程也不受影响；凋亡的鸡细胞DU249的细胞提取液不具有剪切pro-IL-1β的能力，但凋亡的DU249细胞提取液的另一种成分prICE(proteolytic resembling ICE)则可以将不能作为ICE底物的PARP剪切成典型的凋亡片段。
这些结果说明ICE本身可能不是人体细胞凋亡的真正效应剂，至少不是最主要的因素，在人体中可能有其它更重要的ICE样的蛋白酶参与细胞凋亡过程。
(二)caspase-31994年Fernandez-Alnemri等在BenBank表达序列标记(expression sequence tag, EST)数据库中找到一段ICE/CED-3活性中心同源的序列，用它合成探针后，筛选人Jurkat T淋巴细胞cDNA文库，从中克隆到一种新基因，因其编码分子量为32kD的半胱氨酸蛋白酶而称之为CPP32(cysteine protease protein, 32kD)。