介导细胞凋亡的信号通路

4、活性氧（ROS）的生成增加、 、活性氧（ ）的生成增加、 Ca 2+内流增加也以促进 内流增加也以促进 增加也以促进Cyt C的释放 ， 的释放 从而导致细胞损伤。 从而导致细胞损伤。
二、线粒体通透性转换孔 线粒体通透性转换孔(PTP) 开放 线粒体通透性转换孔
线粒体通透性 转换孔(PTP) 开放 转换孔 内膜通透性增加
切割Bid 切割
二、传统传统信号介导的细胞凋亡
1、G蛋白信号途径： 2、cAMP信号途径： 3、酶蛋白信号通路： 4、Ca2+浓度与细胞凋亡：
Mitochondria in Apoptosis
四、其他途径： 其他途径：
1、T细胞受体信号转导途径。 2、粘附因子与细胞凋亡。 3、活性氧与细胞凋亡。 4、内质网介导的细胞凋亡。
第一讲： 介导细胞凋亡的 信号通路
课题内容： 课题内容：
1、细胞凋亡的概念 2、细胞凋亡的生物学特征 3、细胞凋亡的过程及机制 （介导细胞凋亡的信号通路，重点讲： 介导细胞凋亡的信号通路， 线粒体介导的细胞凋亡途径 ）
一、概念：
细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因
控制的细胞自主的有序的死亡。不是一件被动 的过程，而是主动过程。 即细胞程序性死亡 （programmed cell death，PCD）
知识拓展： 知识拓展：细胞凋亡与人类疾病
• 细胞凋亡受抑制有关的疾病 • 恶性肿瘤:滤泡性淋巴瘤、乳腺癌、等白血病 • 自身免疫性疾病：系统性红斑狼疮、肾炎 • 病毒感染性疾病：腺病毒病、庖疹病毒病 • 细胞凋亡增多有关的疾病 • 艾滋病： • 神经变性性疾病：早老性迟呆、帕金森病、小 脑退化病 • 骨髓发育不全性疾病 缺血性疾病
线粒体介导的细胞凋亡途径 线粒体介导的细胞凋亡途径
一、关键分子： cytc （细胞色素C）
幻灯片25 幻灯片
细胞色素C的释放是凋亡发生的关键事件， 细胞色素 的释放是凋亡发生的关键事件， 的释放是凋亡发生的关键事件 也是线粒体参与凋亡的主要方式 也是线粒体参与凋亡的主要方式
线粒体外膜 通透性增高 通透性增高
如何辩证的看待细胞凋亡的意义， 如何辩证的看待细胞凋亡的意义， 以及研究细胞凋亡的信号通路的 前景，你能说一说吗？ 前景，你能说一说吗？
一、死亡受体的信号途径
• 参与死亡受体信号转导的接头蛋白： （死亡结构 域蛋白death domain protein） • TRADD：TNF受体相关死亡结构域蛋白 • TNF+TNFRI（死亡结构域）+ TRADD—细胞凋 亡 • FADD：Fas相关死亡结构域蛋白 • FasL+Fas （死亡结构域） +FADD —细胞凋亡 • RIP：受体相互作用蛋白 • CRADD：含有死亡结构域的caspase和RIP接头 蛋白 • MADD：活化MAP激酶的死亡结构域蛋白
1、Bcl-2、Bcxl 与VDAC结合 通道关闭 、 结合,通道关闭 、 结合 通道关闭;
是外膜离子通道， （备注：VDAC 是外膜离子通道， 备注： 也是cyto c 释放的通道） 释放的通道） 也是 2、 Bax、Bak 能加速 、 能加速VDAC 开放 开放, 、 cytc释放。 释放。 释放
细胞凋亡与坏死的区别★ 细胞凋亡与坏死的区别★
坏死（病理性） 坏死 凋亡（生理性） 凋亡
生化特点
被动，无新蛋白合成，不 耗能 细胞结构溶解、破坏、 细胞肿胀
主动，有新蛋白合成，耗能
形态变化
胞膜及细胞器相对完整 细胞皱缩，核固缩
炎症反应
溶酶体破裂，炎症反应
溶酶体完整，无炎症反应 DNA片段化（180-200bp）， 电泳呈“梯”状条带
细胞凋亡的生化改变
DNA的片段 化断ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 蛋白质的降解
典型凋亡细胞DNA琼脂糖凝胶电泳（呈现梯状条带）
三、细胞凋亡的过程及机制
•
接受凋亡信号 接受凋亡信号
•
凋亡调控分子间的相互作用
•
蛋白水解酶（caspases） 蛋白水解酶（caspases）的活化
•
凋亡的级联反应
重点： 重点：介导细胞凋亡的信号通路机制
受体介导的细胞凋亡途径 传统信号介导
信号通路
线粒体介导 线粒体介导
（哺乳动物）
其他介导途径
线粒体在细胞凋亡中发挥着主开关的作用,被形象 线粒体在细胞凋亡中发挥着主开关的作用 被形象 地称为细胞凋亡的“燃烧室” 地称为细胞凋亡的“燃烧室”，也是细胞凋亡的 又一“战场” 又一“战场”。
线粒体控制细胞死亡的证据
幻灯片 15
2、在细胞存活状态下,Bax 以BH3 结构域 、在细胞存活状态下 与Bcl-2 及Bcl2xl 的BH3 结构域形成异质 二聚体。当细胞内 类型的BH3 结构域 二聚体。当细胞内Bax 类型的 增多时, 或注入单纯的Bax BH3 结构域,或 增多时 或注入单纯的 结构域 或 Bid、Bak、Bad 等表达增多，都能使 、 等表达增多，都能使Bax 、 从异二聚体中解离出来,从胞浆转位至线粒 从异二聚体中解离出来 从胞浆转位至线粒 体外膜上,引起促凋亡因子（ 释放。 体外膜上 引起促凋亡因子（ cyto c ）释放。 引起促凋亡因子 幻灯片 15
cytc是第一种被发现的线粒体
释放促凋亡蛋白，是线粒体呼吸链的 释放促凋亡蛋白 重要组成部分。正常情况下cytc是 一个定位于线粒体膜间隙的水溶性蛋白， 稳定地结合于线粒体内膜，不能通过 外膜。
幻灯片 13
备注： 备注： Bcl-2 蛋白家族的三级结构分析显示 它们 蛋白家族的三级结构分析显示,它们 具有成孔道的结构域,Bcl2xl 、Bcl-2、Bax、 、 具有成孔道的结构域 、 Bid 等均可结合到人工膜上 形成离子通道 。 等均可结合到人工膜上,形成离子通道
幻灯片 15
1、Bcl-2 如在线粒体外膜上高表达 一方面 、 如在线粒体外膜上高表达 高表达,一方面 结合,抑制 抑制cyto c 释放的正反 释放的正反 与Bid、Bax 结合 抑制 、 馈机制;另一方面 它有 质子泵”的功能,使 馈机制 另一方面,它有“质子泵”的功能 使 另一方面 它有“ 线粒体内呼吸产生的H+ 外泵至胞浆 维持 外泵至胞浆,维持 线粒体内呼吸产生的 跨膜电位∆Ψm ,减少活性氧 生成 抑制凋亡。 抑制凋亡。 跨膜电位 减少活性氧 生成,抑制凋亡
• 在细胞死亡前都有线粒体膜通透性改变 线粒体膜通透性改变 • 原凋亡效应物 原凋亡效应物（proapoptotic effectors）可作用 可作用 于线粒体膜； 于线粒体膜 • Bcl-2家族中抑制凋亡的成员能与线粒体膜蛋白 家族中抑制凋亡的成员能与线粒体膜蛋白 产生交叉反应， 产生交叉反应，而抑制细胞凋亡； • 通过特异性药物抑制线粒体膜的通透性可阻止或 抑制线粒体膜的通透性可阻止或 延缓细胞死亡； 延缓细胞死亡； • 无细胞系统（cell-free system）已分离出 分离出一些线 分离出 线 粒体蛋白，它们具有水解酶 具有水解酶（如caspase和 粒体蛋白 具有水解酶 nuclease）活性 活性。 活性
膜电位崩溃、 膜电位崩溃、外膜破裂 线粒体基质膨胀
外膜皱襞少，表面积小，易破裂 外膜皱襞少，表面积小，
释放膜间促凋亡蛋白
诱导细胞凋亡
三、线粒体介导的细胞凋亡的其他途径： 线粒体介导的细胞凋亡的其他途径： 1、γ射线或神经酰胺等，破坏线粒体内电子 、 射线或神经酰胺等， 射线或神经酰胺等 传递和能量代谢，细胞凋亡。 传递和能量代谢，细胞凋亡。 2、释放DPF（death promoting factor） 、释放 （ ） 即死亡促进因子。 即死亡促进因子。 3、释放氧自由基 、 4、线粒体膜渗透性改变，线粒体内高渗 、线粒体膜渗透性改变， 状态细胞骨架蛋白受压→凋亡 状态细胞骨架蛋白受压 凋亡
DNA电泳
弥散性降解，电泳呈均一 DNA片状
凋亡小体 基因调控
无 无
有 有
二、 细胞凋亡的生物学特征
1、形态学特征： 、形态学特征：
空泡化
固缩 出芽 边集
凋亡小体
凋亡时细胞的形态学改变
2、生化特征： 、生化特征 ⑴胞浆内Ca2+浓度升高。 ⑵DNA内切酶活性被激活升高，双链DNA在 核小体之间切断形成10~185bp为基数的有序 片段。 ⑶Ⅱ型谷氨酰胺转移酶和需钙蛋白酶（ Calpain）活性升高。
细胞凋亡的膜受体通路
• FASL+FAS •
•
+FADD
凋亡诱导复合物（ 凋亡诱导复合物（DISC） ）
胞质中游离的caspase8聚集到这个复合物上 聚集到这个复合物上 胞质中游离的
• 细胞有足够 细胞有足够caspase8 • • • 死亡受体活化， 死亡受体活化， 细胞凋亡
细胞caspase8浓度不够 浓度不够 细胞 tBid从胞质到线粒体 从胞质到线粒体 CtyC 释放
胞质中出现Cyt C 胞质中出现
与细胞浆中成分作用
激活caspases 激活
诱导细胞凋亡的发生 如染色质浓缩和核碎裂
释放的具体机制有两种途径： ★cytc释放的具体机制有两种途径： 释放的具体机制有两种途径
（一）、线粒体释放 ）、线粒体释放cyto c , 受Bcl-2 蛋白 线粒体释放 家族调控 家族调控 幻灯片 32
细胞凋亡的两条通路：膜受体通路、 细胞凋亡的两条通路：膜受体通路、线粒体通路
53与细胞凋亡 肿瘤抑制基因） 与细胞凋亡（ 3. P53与细胞凋亡（肿瘤抑制基因）
P53的产物主要存在于细胞核内 在依赖P53蛋白 P53的产物主要存在于细胞核内，在依赖P53蛋白 的产物主要存在于细胞核 P53 的细胞凋亡中，P53基因是通过调节Bc1的细胞凋亡中，P53基因是通过调节Bc1-2和Bax 基因是通过调节Bc1 基因的表达来影响细胞凋亡的。P53蛋白能特异 基因的表达来影响细胞凋亡的。P53蛋白能特异 地抑制Bc1- 的表达，相反对Bax的表达则有明显 地抑制Bc1-2的表达，相反对Bax的表达则有明显 Bc1 Bax 的促进作用。研究表明，P53蛋白是Bax基因的直 蛋白是Bax 的促进作用。研究表明，P53蛋白是Bax基因的直 接的转录活化因子。在这些细胞中，P53蛋白的 接的转录活化因子。在这些细胞中，P53蛋白的 积累和活动引起了细胞凋亡。 积累和活动引起了细胞凋亡。