Caspase-2在神经细胞凋亡中的作用
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。
细胞的细胞凋亡与细胞存活机制
细胞的细胞凋亡与细胞存活机制细胞凋亡和细胞存活是细胞内常见的两种相反的生理现象。
细胞凋亡是指细胞主动死亡,而细胞存活是指细胞在一定条件下保持正常功能和活力。
细胞凋亡和细胞存活是细胞生命过程中不可或缺的两种机制,它们在维持组织和器官的正常结构与功能方面发挥着重要作用。
一、细胞凋亡的机制细胞凋亡是一种高度有序的细胞死亡程序,通过调控一系列的细胞信号通路来控制细胞死亡的过程。
以下是细胞凋亡的主要机制:1.信号转导通路细胞凋亡的信号转导通路包括两个主要的途径:内源性途径和外源性途径。
内源性途径主要通过细胞内信号分子,如细胞色素C的释放和线粒体呼吸链的受损来引发细胞凋亡。
外源性途径则是通过外界环境信号的作用来诱导凋亡。
2.调控蛋白细胞凋亡的过程中,多种调控蛋白发挥着重要作用,例如,Bcl-2家族蛋白和caspase家族蛋白。
Bcl-2家族蛋白包括抑制凋亡的成员(如Bcl-2和Bcl-xL)以及促进凋亡的成员(如Bax和Bad)。
caspase 家族蛋白则是细胞凋亡的核心执行者,主要包括caspase-3和caspase-9。
3.凋亡信号细胞凋亡信号可以由多种因素产生,如DNA损伤、缺氧、毒物刺激等。
这些信号能够激活细胞凋亡通路中的相关分子,最终导致细胞死亡。
二、细胞存活的机制细胞存活是指细胞维持正常功能和活力的状态。
以下是细胞存活的主要机制:1.细胞增殖细胞存活的关键是细胞能够进行正常的增殖,维持组织和器官的正常结构和功能。
细胞增殖受到多种因素的调控,包括细胞周期调控蛋白、细胞生长因子等。
2.应激反应细胞在受到外界环境压力和内源性损伤刺激时,可以通过应激反应来维持存活。
应激反应包括细胞自噬、细胞修复、细胞逆境应激蛋白的激活等。
3.细胞信号网络细胞存活还受到多种信号网络的调控,例如细胞周期信号通路、细胞凋亡信号通路、细胞分化信号通路等。
这些信号网络相互作用,使细胞能够适应环境和维持正常存活。
三、细胞凋亡与细胞存活的相互作用细胞凋亡和细胞存活是密切相关的两种机制,它们相互作用,共同维持着生物体的正常发育和功能。
Caspase与细胞凋亡
Caspase与细胞凋亡Caspase与细胞凋亡沈阳市第一人民医院神经内科(110041)李莉摘要:细胞凋亡,又称程序性细胞死亡(Programmed cell death, PCD)是机体生长发育、细胞分化和病理状态中细胞自主性死亡过程。
是细胞内由基因编码调控的按严格程序执行的细胞自杀过程。
细胞凋亡是细胞生长发育过程的重要生命现象,是目前生物医学领域中的一个重要研究课题。
阐明细胞凋亡的分子机制可对一些疾病的防治(如肿瘤,神经退行性疾病等)产生积极影响。
许多实验提示细胞凋亡涉及一个瀑布式(Cascade)基因表达过程。
半胱氨酸蛋白酶(Caspase)在细胞凋亡中发挥始动和效应作用。
本文就其生物学特性及其在凋亡中的作用机制作一综述。
关键词:Caspase;细胞凋亡细胞凋亡的原词Apoptosis由两个拉丁字组成。
Apo指离开,ptosis是落下,意思是细胞凋亡有如秋天落叶,到一定时候即失去生命力,遂即脱落,细胞凋亡,又称程序性细胞死亡(Programmed cell death,PCD)是机体生长发育、细胞分化和病理状态中细胞自主性死亡过程,是细胞内由基因编码调控的,按严格程序执行的细胞自杀过程。
通常需要30到60分钟,细胞凋亡形态学上的变化主要有DNA破碎,染色质凝集,细胞皱缩,线粒体肿胀和凋亡小体形成,而整个过程的结束以凋亡小体被吞噬为标志。
多数类型细胞在凋亡的最后阶段发生细胞核DNA的降解:DNA降解成180-200bp或其倍数的片段,因此在琼脂糖凝胶电泳上可见到有特征性的梯形图谱。
目前对凋亡的研究深入到分子水平,发现多种半胱氨酸蛋白酶(Cysteine aspartase)在细胞凋亡之中发挥着重要作用。
1、什么是Caspase通过对美丽线虫(nematode caenorhabditis elegans)的细胞死亡机制的研究发现,至少有3个基因直接参与了细胞凋亡的调节。
ced-3、ced-4直接介导细胞死亡,为促凋亡基因,其编码的蛋白分别为CED-3、CED-4、ced-3在细胞中起关键作用,称为线虫自杀基因,CED-3则称为死亡蛋白酶;ced-9则拮抗其作用,为抗凋亡基因,其编码的蛋白质为CED-9。
基因调控在细胞凋亡中的作用
基因调控在细胞凋亡中的作用细胞死亡是细胞内部调控机制的一部分,并且是细胞周期的最终阶段。
凋亡,也称为“有序死亡”,是一种广泛存在于动物和植物生物中的程序性细胞死亡过程。
相比于坏死,凋亡具有明确的起始信号、前兆和特定的死亡表现,同时对周围环境没有负面影响。
如何调控细胞凋亡过程是一个重要的研究领域,其中基因调控在细胞凋亡中扮演了重要的角色。
基因调控是指细胞通过调控基因表达来控制其内部调控机制的过程。
细胞凋亡过程中,许多基因的表达发生了显著变化,从而控制了各种蛋白质的合成和分泌。
这些基因可以分为几类:先天免疫系统、细胞凋亡信号通路和炎症反应。
“信号通路”主要是指特定分子之间进行交互通讯的方式;“炎症反应”则指针对外部刺激引起的细胞反应,最终形成保护性反应。
先天免疫系统中的信号转导通路是调控凋亡的关键。
例如,在埃博拉病毒感染中,千百万人都受到了病毒的感染。
一项研究表明,与无症状感染者相比,患病者基因上出现了更多的免疫信号通道和炎症反应基因。
这些免疫基因支持先天免疫反应和炎症反应,从而形成对病毒的防御作用。
除了先天免疫系统外,细胞凋亡信号通路也是凋亡调控的重要一环。
由于各种内外因素的刺激,如DNA损伤、细胞过度增殖、病毒感染等,信号转导通路将会从诱导期转换到执行期,并开始产生凋亡程序。
凋亡调控主要通过JNK、p53、Bcl-2家族蛋白和Caspase信号通路来实现。
其中,Bcl-2家族蛋白是重要的凋亡调节基因家族。
Bcl-2家族共有25个成员,它们分为真核细胞活性基因(如Bcl-xL和Mcl-1)和真核细胞死亡基因(如Bax、Bid和Bad)。
这些基因通过调控线粒体膜的通透性来调控细胞凋亡。
线粒体膜通过表达外膜蛋白和内膜蛋白,产生并存储ATP、调节细胞体和细胞氧化还原状态,同时也可以调节细胞的凋亡程序。
PARP是蛋白解多聚酶(PARP)的缩写。
在细胞凋亡过程中,Bcl-2蛋白可以通过与PARP互动,直接或间接地、促进或抑制介导凋亡的某些蛋白酶,从而直接或间接地调控细胞凋亡过程。
凋亡相关通路及抑制剂
Z-LEHD-FMK Z-YVAD-FMK
Z-WEHD-FMK
3. Bcl-2家族抑制剂:Bcl-2家族属于较大的蛋白家族,所有成员 至少包含4个bcl-2 同源结构域(BH,分别命名为BH1,BH2,BH3, BH4)之一,BH对凋亡功能的发挥意义重大。依据BH结构域组成的 差异,其中有的成员是抗凋亡因子如Bcl-2,Bcl-xl和Mcl 1,而有 的成员是促凋亡因子如Bax,Bak和Bok,后者又可以细分为只含BH3 的促凋亡蛋白(如Bid,Noxa,Puma和Bad)以及同时包含BH1~3的 多结构域蛋白(如Bax和Bak)。绝大多数Bcl-2家族成员含有C端跨 膜结构域,该结构域能促使蛋白与线粒体外膜或其他胞外膜结合从 而发挥各自功能。Bcl-2基因与多种不同肿瘤的发展和治疗抵抗性 密切相关。
• (见图1 细胞凋亡信号通路)
死亡受体通路
• 胞外的死亡信号可通过死亡受体转入胞内。死亡受体为一类跨膜 蛋白, 属肿瘤坏死因子受体(NFR)基因超家族。其胞外部分都含 有一富含半胱氨酸的区域, 胞质区有一由同源氨基酸残基构成的 结构,有蛋白水解功能, 称“死亡区域”( death domain)。“死 亡区域” 使死亡信号得以 进一步传递而启动凋亡。已知的死亡 受体有五种, TNFR-1 (又称 CD120a 或 p55) , Fas( CD95 或 Apo1) , DR3 (死亡受体3,又称 Apo3, WSL-1, TRAMP, LARD) , DR4 和 DR5( Apo2,TRAIL-R2, TRICK2, KILLER)。前三种受体相 应的配体分别为 TNF, FasL(CD95L),Apo3L(DR3L),后两种均为 Apo2L(TRAIL)。
ABT-263
Obatoclax (GX15-070)
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。
细胞色素C还原酶及其在细胞凋亡中的作用
细胞色素C还原酶及其在细胞凋亡中的作用细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式,它在病理和生理过程中都起着至关重要的作用,包括生长发育、免疫防御以及癌症抑制等,是维持组织稳态的基石。
而细胞色素C还原酶在这个过程中,发挥着一个不可替代的角色。
细胞色素C还原酶是一种内质网膜蛋白,主要位于线粒体的内质网膜上,并且参与线粒体呼吸链中第三和第四个色素的转运。
它主要是将细胞色素C还原为使用电子的氧化型,这个过程中生成了足够的电子来转运到线粒体内膜的呼吸链,从而产生ATP。
但是,在细胞凋亡中,它的作用却完全不一样。
当细胞遭受到特定的刺激,如DNA受到损伤或者细胞内环境失衡等,就会启动细胞凋亡的过程。
这个过程中,先前在细胞质中的细胞色素C开始释放到细胞质中,在释放出来之后,它就会结合到细胞凋亡刺激因子凋亡蛋白酶激活因子(APAF-1)上,形成复合物Apaf-1/cytochrome C,从而激活凋亡酶caspase-9。
稍后,这个酶会激活其他caspase,进而导致细胞凋亡的实现。
虽然细胞色素C在细胞凋亡中的作用与其在线粒体呼吸链中的作用截然不同,但是它在这个过程中的释放却会受到许多不同的调节。
在细胞正常情况下,细胞色素C还原酶一般位于线粒体内膜,并与一些蛋白质存在特定的相互作用,形成了一个复杂的调节网络。
然而,当线粒体发生损伤或者紊乱的环境导致线粒体膜的通透性增加时,这些复合物就被破坏,从而导致细胞色素C的流出。
细胞色素C的释放是细胞凋亡的关键节点之一,而蛋白质的结构和功能在这样的过程中都是非常重要的。
许多实验表明,一些疾病的发生与细胞的调节不当或者其自身的结构变化有关。
在人体中常见的白血病、淋巴瘤等疾病中,细胞色素C的释放会受到调节和调整,从而导致细胞发生异常变化甚至存活失调。
因此,对于细胞色素C还原酶的研究不仅是生物学领域的一个重要方向,也是对人类疾病如何控制甚至预测和治疗的一个重要问题。
只有进一步深入了解它在生命活动中作用的机制,才可以为后续的实验探索、疾病预测和治疗方法的研究提供更佳的基础。
细胞死亡机制中caspase的作用研究
细胞死亡机制中caspase的作用研究细胞死亡是生命中不可避免的一环,细胞死亡机制的研究一直是人类生命科学领域重要的课题之一。
在细胞死亡机制中,caspase起到了至关重要的作用。
Caspase是细胞内的一类酶,是重要的细胞凋亡信号传递酶,也是细胞死亡过程中最具活性的蛋白酶。
Caspase在细胞凋亡和其他细胞死亡方式中发挥着重要作用,例如,坏死、剥落及程序性坏死等。
在大多数细胞死亡过程中,细胞内外环境的变化能引起caspase 的激活。
激活后,caspase能够与细胞自身蛋白酶底物结合并切割其蛋白质结构。
这些底物包括细胞骨架蛋白、DNA修复蛋白、转录因子、RNA聚合酶等,其切割会触发一系列生物学反应,并引起细胞死亡。
caspase是一类特定的蛋白酶,它是由某些发生细胞凋亡反应的信号分子调节激活的。
所以也叫做凋亡蛋白酶。
caspase是一个切割酶,它切断细胞内许多蛋白质。
caspase在AOI和细胞凋亡中对细胞的分解、消失起着重要的作用。
caspase的功能涉及到细胞凋亡、炎症反应、免疫应答等诸多生物学过程。
在正常的生理过程中,caspase是保持细胞稳态的重要因子,在异常情况下,如病原微生物的感染、肿瘤细胞的增殖等,caspase发挥着重要的防御作用。
研究表明,caspase的存在对于一些生物过程是必须的。
例如,在胚胎发育过程中,caspase能够帮助细胞完成正常的凋亡过程、促进组织的正确建立以及保证细胞数量的恰当分布。
再如,在神经系统中,caspase的作用能够帮助神经元在机体受损后产生凋亡、分泌出神经营养因子以及调节神经元突触可塑性,从而帮助机体适应外界环境变化。
总之,在生物体内,caspase不仅仅是细胞死亡的执行者,同时也是组织细胞生存与成长的关键过程。
总之,在细胞死亡机制中,caspase起着极其关键的作用,它作为细胞凋亡的关键调节元素和最具活性的蛋白酶,能够帮助维持细胞稳态、促进组织正常建立以及适应外界环境变化等人体重要过程。
细胞凋亡的生物学意义和调控
细胞凋亡的生物学意义和调控细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式,在多种生物过程中发挥着至关重要的作用。
它与细胞发育、组织修复和疾病治疗等方面密切相关。
本文将对细胞凋亡的生物学意义和调控进行介绍。
一、细胞凋亡的生物学意义细胞凋亡是细胞自我消亡的一种方式,与坏死不同的是,它是有组织、可控和可逆的。
在生物体内,细胞凋亡可以发挥以下几种生物学意义:1.保持生命平衡细胞凋亡可以帮助维持生命平衡。
生物体内存在大量的细胞,它们是组成组织和器官的基本单元。
在生物体内,细胞不断地分裂和死亡,细胞凋亡有助于控制细胞数量,保持正常的组织结构和器官功能。
2.细胞发育和组织修复细胞凋亡在细胞发育和组织修复过程中起着重要作用。
在胚胎发育和器官形成过程中,细胞凋亡有助于调节细胞数量、修剪不必要的组织和形成正确的器官结构。
在组织修复过程中,细胞凋亡可以帮助清除受损细胞和组织,促进修复和再生。
3.抗肿瘤和治疗疾病细胞凋亡在抗肿瘤和治疗疾病方面也有重要作用。
细胞凋亡可以在早期阻止癌细胞的生长和扩散,是肿瘤治疗的一种重要手段。
此外,细胞凋亡还可以作为治疗心血管疾病、自身免疫性疾病和神经退行性疾病的靶点。
二、细胞凋亡的调控细胞凋亡的调控涉及多种信号通路和调节因子。
其中,Bcl-2家族蛋白和caspase家族蛋白是细胞凋亡调控的核心因子。
1. Bcl-2家族蛋白Bcl-2家族蛋白是一类调节细胞凋亡的蛋白,包括Bcl-2、Bcl-XL、Bax、Bad等成员。
Bcl-2和Bcl-XL是抗凋亡因子,它们可以抑制caspase的活性,从而阻止细胞进入凋亡,促进细胞存活。
Bax和Bad是促凋亡因子,它们可以激活caspase,诱导细胞凋亡。
2. Caspase家族蛋白Caspase是一类重要的凋亡相关因子,包括caspase-3、caspase-8、caspase-9等成员。
这些蛋白可以切割多种细胞内蛋白,导致细胞凋亡。
在细胞凋亡的信号通路中,caspase家族蛋白形成了一个级联反应,当其被激活时,会引发连锁反应,最终导致细胞死亡。
细胞自噬与凋亡的调控机制研究
细胞自噬与凋亡的调控机制研究在细胞生命中,细胞自噬与细胞凋亡是两个非常重要的细胞生物学过程。
它们在许多生理、发育以及疾病过程中发挥着关键的作用。
本文将介绍细胞自噬与细胞凋亡的调控机制及其在一些疾病中的作用。
一、细胞自噬与细胞凋亡细胞自噬是一种细胞内废弃物降解及蛋白质分解的过程。
它通过分解细胞内的有害或无用物质来维持细胞的正常代谢活动。
细胞凋亡是一种程序性死亡过程,是细胞为了维持组织与生命的正常平衡而主动发生的自我死亡过程。
细胞自噬与细胞凋亡在许多生理过程中都发挥着重要作用,如发育、衰老、免疫、修复及细胞死亡等。
二、细胞自噬与细胞凋亡的调控机制细胞自噬及细胞凋亡这两个重要细胞生命现象都受细胞内外环境的影响,而在调控机制上可分为三个层面:多种信号分子的作用、相关基因打开或关闭和非编码RNA的调节。
1. 信号分子的作用许多细胞信号分子的作用可以直接或间接地影响细胞自噬及凋亡的发生。
例如,细胞质内酪氨酸激酶mTOR(mammalian Target of Rapamycin)是控制细胞自噬过程的关键因子,其在细胞质内处于活化状态时可抑制细胞自噬的发生,而mTOR遭到抑制则会启动细胞自噬过程。
细胞内应激信号分子c-Jun N-端激酶(JNK)和细胞凋亡信号激酶(ASK1)在一些情况下可以直接激活细胞凋亡过程。
2. 基因打开或关闭许多基因打开或关闭都对细胞自噬及凋亡的发生具有重要影响。
例如,mTOR、Beclin-1和Atg12等基因的表达状态决定了细胞自噬的启动;而Bcl-2和Caspase等基因的表达状态则对细胞凋亡的发生具有重要作用。
3. 非编码RNA的调节非编码RNA在细胞自噬及凋亡中也起着重要的调控作用。
例如,miRNA (microRNA)可通过下调ATG基因和Bcl-2基因的表达来抑制细胞自噬和凋亡的发生。
三、细胞自噬及细胞凋亡在疾病中的作用1. 神经退行性疾病细胞自噬与凋亡在神经退行性疾病中起着不可忽视的作用。
凋亡的相关蛋白指标
凋亡的相关蛋白指标1. Bcl-2家族蛋白Bcl-2家族蛋白是凋亡调控的关键分子,包括抗凋亡蛋白(如Bcl-2、Bcl-xL)和促凋亡蛋白(如Bax、Bad)。
这些蛋白质通过调控线粒体膜的通透性,控制细胞凋亡的启动。
高表达的抗凋亡蛋白可以抑制线粒体膜电位的改变,阻止细胞凋亡的发生;而促凋亡蛋白则促进线粒体膜的破坏,引发细胞凋亡。
2. Caspase蛋白Caspase是一类半胱氨酸蛋白酶,它们在细胞凋亡过程中起到关键的调控作用。
Caspase蛋白可以被激活后,参与细胞内多个凋亡信号通路的执行。
它们可以分为启动子Caspase和效应子Caspase 两类。
启动子Caspase在凋亡信号通路的上游被激活,然后激活效应子Caspase,最终导致细胞凋亡的执行。
3. p53蛋白p53是一种重要的抑癌蛋白,也参与了细胞凋亡的调控。
在细胞受到DNA损伤等应激信号后,p53蛋白会被激活,并促使细胞进入凋亡。
p53蛋白可以通过多种途径,如上调Bax蛋白的表达、抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达等,来促进细胞凋亡的发生。
4. Fas蛋白Fas蛋白是细胞表面的一种受体蛋白,也是细胞凋亡信号通路中的一个重要分子。
当Fas受体与其配体结合时,会激活Caspase蛋白的级联反应,最终导致细胞凋亡。
Fas蛋白的异常表达与多种疾病的发生和发展密切相关,如肿瘤的恶性转移、自身免疫性疾病等。
5. c-Jun N端激酶(JNK)蛋白JNK是一种丝裂原活化蛋白激酶,参与了细胞凋亡的调控。
JNK蛋白可以被多种刺激因子激活,如细胞应激、DNA损伤等。
激活的JNK蛋白可以通过磷酸化下游靶蛋白,如Bcl-2蛋白家族成员,来促进细胞凋亡的发生。
以上所提到的凋亡相关蛋白指标只是凋亡调控网络中的一部分,还有许多其他蛋白质也参与了细胞凋亡的调控。
了解这些蛋白质的功能和相互作用对于深入研究细胞凋亡的机制以及相关疾病的治疗具有重要意义。
随着科学技术的不断进步,对凋亡相关蛋白指标的研究也将进一步深入,为未来的治疗手段提供更多可能性。
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。
细胞凋亡的调控机制
细胞凋亡的调控机制细胞凋亡是机体中常见的一种程序性细胞死亡方式,它在维持组织和器官的正常发育、功能维持以及避免疾病发生等方面起着重要的作用。
细胞凋亡的调控机制涉及到多个信号通路和分子机制的协同作用。
本文将对细胞凋亡的调控机制进行详细的探讨。
一、细胞凋亡信号通路细胞凋亡的调控主要通过激活一系列的信号通路来实现。
其中,线粒体途径、死亡受体途径和内质网应激途径是最常见的凋亡信号通路。
1. 线粒体途径线粒体途径是细胞凋亡最重要的调控通路之一。
在这一途径中,线粒体膜的通透性受到调控,导致线粒体内部的细胞呼吸链和ATP合成受到干扰,释放细胞色素c和凋亡诱导因子(Apaf-1)等凋亡相关分子。
这些分子进一步激活半胱天冬氨酸蛋白酶(caspase)家族酶,最终导致细胞凋亡的发生。
2. 死亡受体途径死亡受体途径是细胞外的凋亡信号通路,它主要通过死亡受体家族的激活来传递凋亡信号。
当凋亡信号分子(如肿瘤坏死因子α)与死亡受体结合时,活化的死亡受体会招募和激活配体结合蛋白(FADD)和半胱天冬氨酸蛋白酶-8(caspase-8),从而激活后续的半胱天冬氨酸蛋白酶级联反应,引发细胞凋亡。
3. 内质网应激途径内质网应激途径在细胞发生应激状态(如缺氧、低营养等)时被激活,它通过调控内质网的功能状态来诱导细胞凋亡。
内质网应激信号的传导主要通过Ire1、ATF6和PERK等激酶来调节,这些激酶的活化会引发一系列的应激反应,包括启动凋亡信号通路、抑制蛋白合成等,最终导致细胞凋亡。
二、细胞凋亡相关分子机制除了信号通路的调控外,细胞凋亡还涉及到多个分子机制的协同作用。
这些分子机制包括:Bcl-2家族蛋白、caspase家族酶、p53蛋白等。
1. Bcl-2家族蛋白Bcl-2家族蛋白是细胞凋亡调控的关键分子。
该家族包括抑制凋亡的成员(如Bcl-2、Bcl-XL等)和促进凋亡的成员(如Bax、Bak等)。
这些蛋白通过调控线粒体膜的通透性来决定线粒体释放凋亡相关分子的命运,从而调控细胞的生死。
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。
细胞色素c在细胞凋亡中的作用
细胞色素c在细胞凋亡中的作用细胞死亡是生命的一部分,对于细胞内不需要的细胞和细胞组成部分的自我调节至关重要。
凋亡是一种几乎自行进行的程序性细胞死亡,对于维持多细胞生命周期的平衡至关重要。
在细胞凋亡的过程中,细胞会释放细胞色素c来促进凋亡过程。
细胞色素c是一种红色的蛋白质,它在氧化还原作用中扮演着重要的角色,注入呼吸链复合物III中,促进ATP(腺苷三磷酸)的产生。
但是,当细胞受到伤害或遇到其他死亡信号,细胞色素c 会通过坏死信号途径,从线粒体中释放出来,并进入细胞质中,引发细胞凋亡的过程。
细胞色素c的释放是由Bcl-2家族的一些家族成员促进的,同时某些的活化蛋白酶能抑制该过程。
这意味着Bcl-2家族的减少会增加细胞色素c的释放,从而促进细胞凋亡发生。
细胞死亡发生的信号可以来自内部或外部环境,在凋亡的外部诱因中,包括病原体感染,失控的细胞增殖,肿瘤缺血和营养不良,在内部诱因中包括基因突变,HIV和自身免疫疾病等。
细胞色素c的释放是细胞凋亡的一个重要步骤。
当细胞色素c 释放到细胞质中时,它可以激活凋亡信号激活蛋白,如半胱氨酸蛋白酶和烯酰化蛋白酶,进而引发Caspase(半胱氨酸蛋白酶家族)的激活。
这些Caspase最终排出凋亡诱导因子,如核酸酶和DNA 酶,进一步加速凋亡进程。
值得注意的是,细胞色素c在细胞凋亡中的作用并不是仅仅限于诱导凋亡,而且还可以作为激活天然免疫反应中凋亡的重要路线。
当细胞色素c释放到细胞质中时,它激活了几种炎症反应途径,如移动细胞凋亡相关蛋白(DIABLO / SMAC)等,从而诱导天然免疫系统的反应,帮助细胞排除感染。
细胞色素c在细胞凋亡中的作用表明,它是一个重要的细胞凋亡信号,很可能是一种非常重要的分子,参与了某些酶激活的过程,如Caspase蛋白酶的激活。
细胞色素c的发现和进一步的研究,为理解细胞死亡和其实现的生命过程做出了重要的贡献。
神经科学研究中的细胞凋亡机制
神经科学研究中的细胞凋亡机制细胞凋亡是一种在发育、组织修复、免疫反应和肿瘤发生等多种生理和病理情况下有着重要作用的程序性细胞死亡过程。
在神经系统中,细胞凋亡通常被认为是神经退行性疾病中的关键机制之一,如阿尔茨海默病、帕金森病、渐冻人症等。
因此,了解神经系统中细胞凋亡的分子机制对于发现新的治疗靶点和治疗方法具有意义。
本文将探讨近年来神经科学研究中的细胞凋亡机制。
细胞凋亡的定义和分类细胞凋亡一般被定义为一种程序性的细胞死亡方式,通常由凋亡信号(如外源性刺激、DNA损伤或内部异常)引起。
在细胞凋亡的过程中,细胞体内含有多个宏观和微观的特征性变化,如细胞核和核周围区的变形、DNA断裂、磷脂外翻、线粒体膜电位下降等。
根据引起细胞凋亡的信号来源,细胞凋亡可以分为两种不同类型:外部信号引发的凋亡和内部信号引发的凋亡。
外部信号引发的凋亡主要是由于刺激器(如TNF或FasL等)通过结合它们的细胞膜受体而激活的紧急凋亡信号途径(JNK、p38、IKK等)引起的,其结果是通过某些靶蛋白质的激活而触发组织转化因子β(TGFβ)、BNIP3和NOXA等靶激酶级物质的级联反应,导致线粒体通透性过高、卡斯蛋白等胱酸蛋白酶家族成员的激活,继而引起细胞凋亡。
内部信号引发的凋亡是另一种重要的凋亡方式,通常是由于各种细胞发生内源性的DNA损伤而引起,继而激活其生物里程碑性凋亡基因,如P53和Rb等。
此时,凋亡路径会纠正DNA正常细胞凋亡,以消除即将成为癌症干细胞或癌症细胞的细胞种类。
神经系统中的细胞凋亡机制细胞凋亡在神经系统中与多种神经退行性疾病有关。
神经元死亡被认为是导致多种神经退行性疾病的关键机制之一,如帕金森病、亨廷顿氏病和渐冻人症等。
此外,慢性神经疼痛和失明等病症的发生也与神经元凋亡有关。
线粒体功能障碍是神经系统中引起细胞凋亡的关键原因之一。
线粒体内的氧化磷酸化反应是生成ATP和其他分子的主要机制。
线粒体的功能失常被认为是导致许多神经退行性疾病的基本机制之一,在线粒体功能失常的神经元中,ATP的生成和细胞色素c 从线粒体释放失调,并且导致呼吸酸中度下降,从而导致能量紊乱,最终引起细胞死亡。
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用不同浓度的A 13 42处理SH.SySY细胞24h,MTT法检测细胞的活力; Hochest33342染色法及Annexin v.biotin早期凋亡检测方法检测细胞凋亡:实时 荧光定量PCR检测casp觞昏2表达水平;蛋白酶活力检测法检测Caspase-3蛋白 酶活力。结果显示,A 13 42能够使细胞活力显著下降,_并诱导SH--Sy5Y细胞凋 亡:同时Caspase.2 mP,NA表达水平显著升高,而Caspase-3蛋白酶活力显著下 降。 3.Caspase-2过表达对A13 42诱导的神经细胞凋亡的影响
PCR has been perfomed to clone rat Caspase一2 cDNA.The PCR product was
subcloned into pcDNA3.1(+)vector after DNA sequence confirmation of the clone. The pcDNA3.1/Caspase一2 vector Was transfeeted into SH—Sy5Y.The expression of Caspase一2 and Caspase一3 Was determined by fluorescence real-time PCR.
解密后适用本规定。
日期:塑』:£纠
学位论文作者签名:亲真侠
导师签名:≮Ⅳ 日期:兰竖』:12 钟龟‘辱
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华东师范大学硕士学位论文
脑功能基因组学研究所
Caspase-2在神经细胞凋亡中的作用
பைடு நூலகம்
摘要
细胞凋亡是多细胞组织中的一种程序性死亡。它的主要功能是清除机体内损 坏或过多的细胞,从而有助于机体的存活。caspase,天冬氨酸特异性半胱氨酸 蛋白酶(cycteinylaspartate specificprotease,Caspase)是细胞凋亡途径中的关键酶。 Caspase参与多种类型的神经细胞凋亡,其中包括昌淀粉样肽诱导的细胞死亡。 但是其具体作用机制还有争议。
neuronal apoptosis in SH—Sy5Y ceils overexprcssing Caspase-2 and the effect of
Caspase-2 overexprcssion on neuronal apoptosis induced by B—amyloid peptide. 1.Caspase一2 induced SH-Sy5Y cells apoptosis
Surprisely,Caspase一3 activity Was decreased significantly after A 13 42 treatment.
3.The effect of Caspase-2 overexpression on neuronal apoptosis induced by A 0 42 SH-Sy5Y cells overexpressing Caspase一2 was used to investigate the effects of
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33342 staining and Armexin v-biotin staining.The expression of Caspase一2 was determined by fluorescence real-time PCR.Enzymatic activity assay was performed to measure the activity of Caspase一3.The results showed that the viability of
Caspase.2是CaSpaSe家族中的一个特殊成员,具有类似于启始Caspases与 效应Caspases的结构与功能特征。c鹊pase.2参与神经细胞凋亡过程,但是其功 能及参与的信号通路还值得进一步研究。
本文利用过量表达c嬲pase一2的神经瘤母细胞SH.Sy5Y研究了在神经细胞凋 亡中caspase.2的作用,以及Caspase.2过表达对B淀粉样肽诱导的神经细胞凋 亡的影响。 1.Caspase-2基因诱导SH—Sy5Y细胞凋亡
本文采用PCR技术从大鼠的大脑中克隆出casp踞e.2全长eDNA,然后克 隆入载体pcDNA3.1(+),构建pcDNA3.1/Casp酗e-2真核表达载体。将 pcDNA3.1,C船pase一2载体转染入SH.Sy5Y细胞。使CaspaSe一2在sH-SySY细胞 中过量表达。实时荧光定量PCR检测C船p船e.2和Caspase一3的基因表达水平、 蛋白酶活力检测法检测C粥pasc.2和CaspaSe.3的活力。Hochest33342染色及 Annexin v.biotin检测细胞调亡。结果显示,Caspase一2基因过表达可诱导SH.Sy5Y 细胞凋亡,同时Casp粥e一3 mRNA表达及蛋白酶活力水平上升。 2.13.淀粉样蛋白诱导sH~sy5Y细胞凋亡
华东师范大学 硕士学位论文 Caspase-2在神经细胞凋亡中的作 姓名:秦真侠 申请学位级别:硕士 专业:生理学 指导教师:胡应和;林龙年
20050501
答辩委员会成员名单
蠢真箧硕士学位论文答辩委员会成员名单
姓名
职称
单位
备注
袁崇刚 教授
华东师范大学生命科学学院
主席
钱昱 教授
华东师范大学生命科学学院
SH—Sy5Y cells were incubated wim different concentrations of A t3 42 for 24h
The cell viability was measured by MTT assay.Apoptosis Was analyzed w!th Hochest
关键词:神经细胞凋亡:Caspse一2;Caspase-3:B淀粉样肽
2
华东师范大学硕士学位论文
脑功能基因组学研究所
The role of Caspase-2 in neuronal apoptotsis
Abstract
Apoptosis is a genetieaily programmed mode of cell death that exists in all
A B 42 ON neuronal apoptosis.Apoptosis Was analyzed、viⅡ1 Hochest 33342 staining
and Annexin v-biotin staining.The expression of Caspase一2 Was determined by
multicellular species.Its major function is to facilitate the survival of the organism by
the controlled elimination of damaged or superfluous ceils.Cycteinyl aspartate specific proteases,known as Caspases,are believed to be essential mediators of many of the pathways involved in executing the apoptotic program.Caspase have been widely implicatd as essential mediators of many types of neuronal apoptosis, including B—amyloid peptide-mediated cell death.However.considerable controversy exists in the literature as to what mechanism is involved.
v-biotin staining,The results showed that Caspase一2 induced SH—Sy5Y cells apoptosis.
Furthermore,both expression level and enzymatic activity of Caspase一3 were elevated in SH—Sy5Y cells overexpressing Caspase-2. 2.B-amyloid peptide induced SH-Sy5Y cell apoptosis
吴自荣 教授
华东师范大学生命科学学院
章平 副教授 华东师范大学脑功能基因组学研究所 答辩秘书
学位论文独创性声明
独创性声明
本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。
fluorescence real—time PCR.Enzymatic activity assay was performed to measure the
activity of Caspase-3.The expression of Caspase·3 Was measured by Western blotting analysis.We has demonstrated that the apoptotic ratio of cells overexpressing