凋亡相关的基因和蛋白
(整理)凋亡相关的基因和蛋白
细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象,是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。
在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞,保证了胚胎的正常发育;在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞,保证了机体的健康。
和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程,在这一节我们就细胞凋亡的分子机理作简要的介绍。
细胞凋亡的途径主要有两条,一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶caspase、一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活caspase。
这些活化的可将细胞内的重要蛋白降解,引起细胞凋亡。
一、凋亡相关的基因和蛋白细胞凋亡的调控涉及许多基因,包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。
其中研究较多的有ICE、Apaf-1、Bcl-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。
1.Caspase家族Caspase属于半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3,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,使细胞不可逆的走向死亡。
它们均有以下特点:①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性;②总是在天冬氨酸之后切断底物,所以命名为caspase(cysteine aspartate-specific protease),方便起见本文称之为凋亡酶;③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体,大、小亚基由同一基因编码,前体被切割后产生两个活性亚基。
最早发现人类中与线虫ced-3同源的基因[1]是ICE,即:白介素-1 β转换酶(Interleukin-1 β-converting enzyme)基因,因该酶能将白介素前体切割为活性分子,故名。
通过cDNA杂交和查找基因组数据库,在人类细胞中已发现11个ICE同源物[2],分为2个亚族(subgroup):ICE亚族和CED-3家族(图15-6),前者参与炎症反应,后者参与细胞凋亡,又分为两类:一类为执行者(executioner或effector),如caspase-3、6、7,它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白,引起凋亡,但不能通过自催化(autocatalytic)或自剪接的方式激活;另一类为启动者(initiator),如caspase-8、9,受到信号后,能通过自剪接而激活,然后引起caspase级联反应,如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7。
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细胞凋亡是一种重要的细胞死亡方式,它在维持生物体内部环境平衡、维护组织稳态和防止肿瘤发生等方面起着重要作用。
细胞凋亡的调控涉及到多种基因和酶的参与,下面将对其中一些重要的基因和酶进行介绍。
1. Bcl-2家族基因Bcl-2家族基因是细胞凋亡调控中最为重要的基因家族之一,它包括多个成员,如Bcl-2、Bcl-xL、Bax、Bad等。
这些基因的编码产物可以分为两类:一类是抑制细胞凋亡的抗凋亡蛋白,如Bcl-2和Bcl-xL;另一类是促进细胞凋亡的促凋亡蛋白,如Bax和Bad。
这些基因的表达水平和相互作用关系决定了细胞是否会发生凋亡。
2. Caspase家族酶Caspase家族酶是细胞凋亡过程中最为重要的酶家族之一,它包括多个成员,如caspase-3、caspase-8、caspase-9等。
这些酶在细胞凋亡过程中起着关键作用,它们可以被激活并参与到细胞凋亡的不同阶段中。
例如,caspase-3是细胞凋亡的执行酶,它可以切割多种细胞内的蛋白质,导致细胞死亡。
3. p53基因p53基因是一种重要的抑癌基因,它在细胞凋亡调控中也起着重要作用。
p53基因编码的蛋白质可以通过多种途径促进细胞凋亡,例如通过激活Bax基因、抑制Bcl-2基因等。
此外,p53基因还可以通过调节其他基因的表达来影响细胞凋亡的发生。
4. Fas/FasL信号通路Fas/FasL信号通路是一种重要的细胞凋亡调控途径,它通过Fas受体和Fas配体之间的结合来激活caspase酶,从而引发细胞凋亡。
这个信号通路在多种细胞类型中都起着重要作用,例如在免疫细胞中可以通过这个通路来清除受损或异常的细胞。
总之,细胞凋亡调控涉及到多种基因和酶的参与,这些基因和酶之间相互作用,共同调节细胞凋亡的发生和进程。
对这些基因和酶的深入研究有助于我们更好地理解细胞凋亡的机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和方法。
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。
细胞凋亡在癌症治疗中的作用机制
细胞凋亡在癌症治疗中的作用机制引言癌症是一种复杂而严重的疾病,它主要由异常细胞不受控制地增殖和存活所致。
为了对抗癌症,科学家们一直在不断寻找新的治疗方法。
细胞凋亡是一种由人体自身触发的正常细胞死亡过程,而在癌症治疗中,借助于调控细胞凋亡的机制已成为一种重要的策略。
本文将探讨细胞凋亡在癌症治疗中的作用机制。
一、细胞凋亡介导因子及信号通路1.1 细胞凋亡相关基因许多基因和蛋白质分子与调控细胞凋亡密切相关。
其中,Bcl-2家族蛋白质是最为重要的一类。
例如,Bcl-2以及其家族成员Bax和Bak等,在调节线粒体膜电位和线粒体蛋白质释放方面具有关键作用。
此外,肿瘤坏死因子(TNF)超家族和caspase家族也在细胞凋亡过程中起到重要作用。
1.2 细胞凋亡信号通路细胞凋亡通过多个信号通路进行调控。
其中,经典的线粒体途径是最重要的一条。
这种途径包括内质网应激、膜受体激活、调节Bcl-2家族蛋白质等步骤,最终导致半胱天冬氨酸蛋白酶(caspase)的激活,从而诱导细胞凋亡。
1.3 DNA损伤修复与细胞凋亡相关性DNA损伤是细胞发生突变和恶性转化的主要原因之一。
当细胞受到DNA损伤时,损伤修复机制会被启动以保持基因组稳定。
然而,在某些情况下,DNA损伤可以超过修复能力,从而触发细胞凋亡。
二、促进细胞凋亡的药物治疗2.1 化疗药物许多化疗药物可以诱导癌细胞发生细胞凋亡。
例如,顺铂、紫杉醇和多西他赛等药物通过不同的机制诱导细胞凋亡,从而治疗多种癌症类型。
2.2 激酶抑制剂激酶抑制剂是一类可以干扰异常细胞信号通路的药物。
它们作用于一些与癌症有关的激酶,抑制其活性,并诱导细胞凋亡。
例如,Bcr-Abl融合蛋白质激酶抑制剂伊马替尼可以通过调节Bcl-2家族蛋白质引发白血病细胞凋亡。
2.3 免疫治疗药物免疫治疗是近年来备受关注的一种新型癌症治疗策略。
例如,检查点抑制剂如PD-1和CTLA-4抑制剂可以恢复免疫系统对肿瘤细胞的杀伤能力,并促进肿瘤细胞的凋亡。
蛋白质与细胞凋亡详细介绍蛋白质在细胞凋亡过程中的作用和调控
蛋白质与细胞凋亡详细介绍蛋白质在细胞凋亡过程中的作用和调控蛋白质与细胞凋亡详细介绍细胞凋亡(apoptosis)是一种高度有序的细胞死亡形式,它在生物体内起着重要的调节作用。
蛋白质作为生物体内最基本的分子机器,在细胞凋亡过程中发挥着关键的作用和调控功能。
本文将详细介绍蛋白质在细胞凋亡中的作用和调控机制。
一、蛋白质参与细胞凋亡的途径细胞凋亡主要通过内源性途径(内在途径)和外源性途径(外在途径)来触发。
在这两条途径中,蛋白质扮演着不可或缺的角色。
1. 内源性途径内源性途径主要依赖于细胞内部的一系列调控蛋白质。
其中最为重要的是线粒体介导的途径。
线粒体酶、抗氧化蛋白以及凋亡相关蛋白(如Bcl-2家族蛋白)等在这一途径中发挥着重要的作用。
具体来说,内源性途径的触发过程包括线粒体膜通透性增加、线粒体内部膜电位下降以及细胞色素c的释放等。
这些过程都与蛋白质与蛋白质相互作用和调控密切相关。
而蛋白质家族中的抗凋亡蛋白Bcl-2则通过与调控凋亡激活蛋白(Apaf-1)结合,来阻止Cytochrome c的释放,从而抑制凋亡的进行。
2. 外源性途径外源性途径是通过细胞膜上的死亡受体来启动的。
这些死亡受体包括细胞凋亡受体1(Fas/CD95/APO-1)和肿瘤壁蛋白物CD40等。
这些受体在细胞膜上发挥作用时,将启动一系列与蛋白质相关的信号转导通路,最终导致细胞凋亡的发生。
二、蛋白质在细胞凋亡中的作用在细胞凋亡中,蛋白质发挥着多种重要的作用。
1. 蛋白质调控凋亡信号传导通路蛋白质在细胞凋亡中通过调控相关的信号传导通路发挥着重要作用。
其中,最为经典的凋亡调控通路即为caspase依赖通路。
在这一通路中,蛋白质Bcl-2家族、IAP(抑制性凋亡蛋白)、Fas和TRAIL受体等参与了信号传递的调控过程。
2. 蛋白质调控凋亡相关基因的表达蛋白质还能够调控和调节凋亡相关基因的表达。
许多关键的凋亡调节基因,包括P53、Bcl-2和Caspase等,都受到蛋白质的调控。
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细胞凋亡(apoptosis)是一种重要的细胞自我调控过程,对于维持生物体内组织结构和功能的平衡至关重要。
在细胞凋亡调控中,许多基因和酶发挥着关键的作用。
本文将介绍几个与细胞凋亡调控相关的基因和酶。
一、p53基因p53基因是一种肿瘤抑制基因,它在细胞凋亡调控中起着重要的作用。
p53蛋白通过调控多个基因的表达,参与了细胞周期的调控、DNA修复以及细胞凋亡等过程。
在DNA损伤时,p53蛋白会被激活,并促使细胞进入细胞凋亡通路,从而防止损伤细胞的异常增殖。
p53基因的突变与多种肿瘤的发生和发展密切相关。
二、Bcl-2家族Bcl-2家族是调控细胞凋亡的关键基因家族,包括抑制凋亡的成员(如Bcl-2和Bcl-xL)和促进凋亡的成员(如Bax和Bad)。
这些成员通过形成复合物或调节线粒体膜电位等方式,参与了线粒体相关的细胞凋亡途径。
Bcl-2和Bcl-xL通过抑制线粒体膜通透性的改变,抑制了线粒体释放细胞色素c和凋亡诱导因子的过程,从而抑制了细胞凋亡。
而Bax和Bad则通过促进线粒体膜通透性的改变,促进了线粒体释放细胞色素c和凋亡诱导因子的过程,从而促进了细胞凋亡。
三、Caspase酶Caspase酶是一类半胱氨酸蛋白酶,是细胞凋亡通路中的关键执行酶。
Caspase酶能够切割多种细胞内的蛋白质,从而调控细胞凋亡的执行过程。
根据功能和结构的差异,Caspase酶可分为启动Caspase(如Caspase-8和Caspase-9)和执行Caspase(如Caspase-3和Caspase-7)两大类。
启动Caspase通过激活执行Caspase,从而引发一系列的蛋白质切割反应,最终导致细胞凋亡的发生。
四、Fas配体和Fas受体Fas配体(FasL)是一种跨膜蛋白,而Fas受体是其对应的配体。
Fas配体与Fas受体结合后,触发了细胞凋亡通路的启动。
Fas/FasL 通路在免疫细胞介导的细胞凋亡中起着重要的作用。
细胞凋亡主要途径及其相关蛋白
细胞凋亡的主要途径及其相 关的主要蛋白
细胞凋亡概述
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。细胞凋亡涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用,它并
不是病理条件下,自体损伤的一种现象,而是为更好地适应生存环境而
主动争取的一种死亡过程。 具体表现为:细胞皱缩,出现凋亡小体;死亡的细胞及凋亡小体迅
激活核酸内切酶;③Smac可能通过阻断凋亡抑制蛋白(inhibitors of
apoptosis protein,lAPs)的作用参与细胞凋亡的调控。IAPs为一组具有 抑制凋亡作用的蛋白质,主要抑制Caspase—3,7,9而抑制细胞凋亡。
谢
谢!
tBid),后者转移到线粒体,破坏线粒体膜的稳定性,导致细胞色素C等释放入胞
质,激活caspase—9,进一步强化了caspases级联反应。
死亡受体Fas
• Fas是一种广泛表达的糖基化的细胞表面分子,含有335个氨基酸残基。
Fas与其天然配基FasL结合来诱导细胞凋亡。这个过程的发生是因为 Fas是一个同源三聚体分子,可诱导Fas三聚体化,导致Fas分子胞 质区的死亡结构域(death domain,DD)与一种具死亡域的Fas相关蛋 白FADD(Fas-associat-ed protein with death domain)结合, FADD通过自身的DD与Fas作用,而其死亡结构域DED(death effectordomain)则与caspase-8或caspase-10作用,由于Fas的寡 聚化导致了DISC(death-inducing signaling com-plex)的形成及 caspase-8、10的寡聚化。Caspase-8、10通过自身剪接作用被激活, 从而又可使caspase-3和caspase-7被激活,接下去caspase-3又可 激活caspase-6,如此启动caspase的级联反应,最终导致细胞凋亡。
2细胞凋亡及相关基因bcl-2,bax蛋白表达变化
万方数据 万方数据ISSN1673—8225CN21-1539/Rwwvc.zglckf,comkf23385083@sinacom张卓,等阿霉素致兔心脏毒性心肌细胞凋亡及相关基因bcl-2,bax蛋白表达变化组兔于第5,8,10周各死亡1只,死后解剖呈心脏扩大、心包积液等急性充血性心力衰竭征象,其死亡原因可能与不同个体对药物的耐受力不同,并且没有采取相应干预措施有关。
最后39只兔进入结果分析。
2.2各组兔心肌组织光镜观察结果光镜下阿霉素16mg/kg组心肌细胞质自溶,出现空泡,组织问质水肿,细胞间质纤维组织增多,可见凋亡细胞等。
阿霉素4mg/kg组心肌组织间质轻度水肿等,细胞核几乎无变化。
阿霉素8mg/kg组病变程度介于二者之间。
对照组无明显变化。
2.3各组兔凋亡心肌细胞的透射电镜观察结果对照组、阿霉素4mg/kg组未见心肌细胞凋亡,阿霉素8mg/kg组和阿霉素16mg/kg组均观察到细胞核变小、核染色质浓缩、边聚的凋亡心肌细胞(见图1)。
2.4各组兔心肌细胞凋亡情况对照组、阿霉素4mg/kg组未见心肌细胞凋亡,阿霉素8mg/kg组和阿霉素16mg/kg组心肌细胞凋亡指数分别为(3.03±0.78)%,(16.78_+3.51)%,显著高于对照组(P<0.01)(见图2)。
沈阳1200邮政信箱110004|(f23385083@sina.comwww.zglckf.com2.5各组兔心肌bax与bcl一2蛋白表达变化见表1。
-b对照组比较,8尸<0.01;与阿霉素8mg/kg组比较,。
P<0.01如表1所示,阿霉素8,16mg/kg组bcl一2蛋白表达显著低于对照组(P<0.01),bax蛋白表达显著高于对照组(P<0.01),bcl一2/bax显著低于对照组(P<0.01)。
阿霉素16mg/kg组bcl-2蛋白表达显著低于阿霉素8mg/kg组(P<0。
01),bax蛋白表达显著高于阿霉素8mg/kg组(P<0.01)。
胃癌细胞凋亡相关基因
胃癌细胞凋亡基因西安国医肿瘤医院研究人员通过大量的研究分析发现,胃癌细胞凋亡是有相关基因控制的,目前发现的有以下三个基因:bcl-2基因、Bax和Fas/FasL。
下面来详细介绍:1.bcl-2基因bcl-2基因编码26kD的膜蛋白,是第一个被确认有抑制凋亡作用的基因。
bcl-2基因激活、过表达可抑制细胞凋亡,从而使细胞增殖和凋亡不平衡,而且会使具有遗传改变又得不到修复的细胞免于死亡而进入细胞循环,多种遗传成分改变可导致肿瘤的发生。
因此,bcl-2在肿瘤发生发展中起着重要的作用。
乳腺癌中,高表达的Bcl-2与乳腺癌细胞凋亡指数呈负相关,而且与有丝分裂指数呈正相关,提示在细胞增殖活跃期,Hcl-2阳性细胞凋亡减少,即Bcl-2过表达影响了细胞凋亡。
Nakamum检测了肠型胃癌、胃腺瘤、肠化生及非化生胃黏膜,发现在肠化生中Bcl-2蛋白表达量最高(77.1%),胃腺瘤(37.5%)和肠型胃癌(10.8%)中较低。
因而认为,Bcl-2蛋白的过表达主要是在胃癌的早期阶段起作用,使转化细胞逃避凋亡,以进一步积累其他基因的异常。
Lauwers采用单克隆抗体124检测正常、伴有肠化生的萎缩性胃炎及异型增生胃黏膜,发现正常胃黏膜仅在胃小凹与腺体交接处增生的干细胞中有Bcl-2蛋白的微表达,而在肠化生黏膜的过增生区域及胃小凹表面分化不良的细胞中均可检测到Bcl-2,这些分化不良的细胞正是胃癌癌前病变的一个特征。
因此推测,胃黏膜受损后增生加快,导致一些分化不良的细胞出现,这些分化不良的细胞又因Bcl-2蛋白的过表达而逃避凋亡,呈现生长优势,细胞寿命延长,基因变异积累的机会增加,为进一步向恶性细胞转化提供了条件。
2.BaxBax是第一个被分离到的Bcl-2家族成员之一,与Bcl-2的同源区主要集中在BH1和BH2区。
Bax的功能与Bcl-2相对,可促进细胞的凋亡。
Bax与Bcl-2在体内的表达呈部位互补形式。
Bcl-2倾向于分布在生长细胞、增殖细胞,而Bax倾向于分布在终末分化细胞、退化细胞,在凋亡旺盛的细胞中表达更强。
凋亡相关基因及其调控机制
凋亡相关基因及其调控机制细胞凋亡是维持机体正常运转的重要过程之一,也是防止肿瘤等疾病发生的重要保障。
而凋亡过程中,许多基因发挥着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的凋亡相关基因及其调控机制。
一、p53基因p53是一种重要的肿瘤抑制蛋白,它参与调控基因转录、DNA修复、细胞周期等多个生物学过程,同时也是细胞凋亡调控的重要分子。
当细胞遭遇DNA损伤或其他异常情况时,p53能够通过DNA结合结构域识别相关序列,激活其下游基因的表达,从而引起细胞凋亡。
除了直接通过DNA结合作用识别和调控基因表达之外,p53基因还可以通过多种途径调控凋亡过程。
例如,p53直接调节细胞凋亡信号通路的其他关键分子的表达,如Bax、Puma等,从而诱导细胞凋亡。
此外,p53基因还能够通过影响凋亡相关蛋白的修饰、稳定性等方式影响凋亡过程。
例如,研究发现,p53能够调控Bcl-2蛋白的磷酸化和稳定性,从而抑制其抗凋亡作用。
二、Bcl-2基因家族Bcl-2基因家族是一组广泛存在于哺乳动物细胞中的重要凋亡调控基因,包括Bcl-2、Bax、Bcl-xl等多个成员。
Bcl-2蛋白是一种抗凋亡蛋白,其表达能够阻止其它促凋亡分子(如Bax、Bid等)的发挥作用,防止细胞凋亡。
与Bcl-2相反,Bax蛋白则是一种促凋亡蛋白,其表达能够促进细胞内线粒体透性转化和细胞凋亡。
Bcl-xl蛋白则类似于Bcl-2,在许多情况下有着与Bcl-2相似的抗凋亡作用。
Bcl-2家族成员的调控机制也非常复杂,其中包括基因表达、蛋白修饰、蛋白稳定性等多种方式。
例如,细胞内的一些激素和生长因子可以通过信号通路的途径调控Bcl-2家族成员的表达,从而影响细胞的凋亡敏感性。
三、Caspase家族Caspase家族是细胞凋亡信号通路中长链蛋白酶的一类,其中包括活化氨基酸底物特异性半胱氨酸蛋白酶(caspase-8、caspase-9)和执行氨基酸底物特异性半胱氨酸蛋白酶(caspase-3、caspase-7)等。
2018年凋亡相关基因-Bax在不同细胞中表达产物差异检测-文档资料
告知
实验(四)
细胞内微核的检测 家系分析
注意事项
一、二抗的稀释度、孵育时间和温度与染色强度、 背景有直接关系。
染色背景过高,在DAB显色之前,用含0.01-0.02 %TWEEN20的PBS洗涤标本4次,再PBS洗2次, 然后DAB显色。 DAB有毒性(小心)
SABC试剂盒保存在4 ℃为佳(2年),而-20 ℃短期 内生物活性则被破坏 。
25µl,37 ℃,1h PBS洗,5min X 3次
实验步骤
加0.3% H2O2-PBS(甲醇),37 ℃,30min PBS洗,5min X 3次 SABC工作液(1ml PBS加入SABC 10µl,混匀)20-
30µl,37 ℃,1h PBS洗,5min X 3次 DAB显色:
器材与试剂
仪器:移液枪、枪头、滴管、显微镜 材料:培养细胞 试剂:甲醇、PBS、封闭液、一 抗、 二抗、
SABC、DAB 、0.3%H2O2-PBS、
试剂说明
PBS: 磷酸盐缓冲液( 0.01M pH7.4 ) 封闭液: 山羊血清(或BSA),用时PBS稀释 一 抗: 小鼠IgG,用时PBS稀释 二抗: 生物素标记的羊抗小鼠IgG 0.3% H2O2-PBS(甲醇)
DAB显色工作液配制(现配):1ml蒸馏水,加试 剂盒中A、B、C试剂各一滴,混匀后加至细胞孔 板,镜下控制,以蒸馏水终止反应。
观察结果
实验结果
缺糖前 Hela 细胞
缺糖 24h Hela细胞
缺糖 48h Hela 细胞
缺糖前 PC 12细胞
缺糖 24 h PC 12细胞
ห้องสมุดไป่ตู้
缺糖 48 h PC 12细胞
诱导细胞凋亡的相关基因
诱导细胞凋亡的相关基因1. TP53:这个基因编码为p53蛋白,是细胞凋亡的关键基因之一,它参与信号转导途径,并直接或间接地调节凋亡途径。
2. BAX:这个基因编码为BAX蛋白,也是细胞凋亡的关键基因之一,它可以形成孔道,导致线粒体外膜的通透性改变,引发caspase-9和caspase-3激活,从而诱导凋亡。
3. BCL2:这个基因编码为BCL2蛋白,是B家族抗凋亡蛋白之一,可以保护细胞免受线粒体损伤,从而抑制凋亡。
4. CASP3:这个基因编码为caspase-3蛋白,是重要的凋亡执行器蛋白,它可以在被激活后,裂解多种细胞内蛋白质,从而导致细胞死亡。
5. FAS:这个基因编码为Fas蛋白,是调节细胞凋亡的关键基因之一,Fas和其配体FasL结合后,通过信号转导途径激活caspase-8和caspase-3,最终导致凋亡。
6. CASP8: 这个基因编码为caspase-8蛋白,是外源性凋亡途径的关键酶,其参与配体受体复合体调控凋亡的信号途径,在细胞凋亡过程中发挥重要作用。
7. APAF1: 这个基因编码为APAF1蛋白,是凋亡体的重要成分之一。
凋亡体是线粒体与Ⅰc/Ⅱc的复合物,能够促进Caspase-9活化,从而引发下游Caspase-3的级联反应,最终导致细胞凋亡。
8. XIAP: 这个基因编码为XIAP蛋白,是调控caspase酶活性的抗凋亡蛋白家族中的主要成员,它通过直接结合和抑制caspase-3和caspase-7的活性来发挥其细胞凋亡抑制作用。
9. ERBB2: 这个基因编码为ERBB2(HER2)蛋白,ERBB2属于表皮生长因子受体家族,被认为是诱导乳腺癌细胞凋亡的关键分子。
10. TNFRSF10B: 这个基因编码为TNFRSF10B蛋白,是Tumor Necrosis Factor ligand superfamily成员之一,通过激活下游caspase酶,发挥诱导细胞凋亡的作用。
凋亡相关的基因和蛋白
基因是人体最主要的抗凋亡基因。
它编码的Bcl-2 蛋白主要分布在线粒体外膜、细胞膜内表面、内质网膜及核膜等处。
广泛存在于造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、神经细胞及多种肿瘤细胞,但在肝、肾、肺中仅有微量表达。
在bcl-2 转基因小鼠可观察到细胞凋亡减少、免疫细胞存活延长而增加患脓毒症时的生存率。
体内和体外实验都表明bcl-2 基因可抑制各种刺激下多种细胞的凋亡。
bcl-2 的过度表达可防止糖皮质激素、射线等引起的造血细胞凋亡。
也可防止撤除神经生长因子或病毒感染后的神经元凋亡。
Bcl-2 抗凋亡的机制目前认为主要有:①拮抗促凋亡基因bax;②抑制促凋亡的蛋白质细胞色素c 自线粒体释放到胞质;③阻止胞质中的细胞色素c 激活caspase;④有抗氧化及维持细胞内钙稳态等作用。
bax 基因属于bcl-2 基因家族,编码的Bax 蛋白可与Bcl-2 形成异二聚体,对Bcl-2 产生阻抑作用。
研究发现Bax/Bcl-2 两蛋白之间的比例关系是决定对细胞凋亡抑制作用强弱的关键因素,因此认为,bax 是极重要的促细胞凋亡基因之一。
Bax 的表达更为广泛,它可出现在肝细胞、肾小管上皮细胞、呼吸系上皮细胞和支气管平滑肌、血管平滑肌细胞中。
我们在创伤失血性休克大鼠发现,创伤后1 h 肝、肾、肺、肠组织中Bax 表达显著增强,于创伤后3 h 达高峰,持续24 h 以上,并与组织细胞的凋亡发生率显著相关。
创伤前后Bcl-2 在肝、肺、心、肾、小肠平滑肌细胞中均未表达。
我们在肠缺血再灌注损伤大鼠观察到,肝小叶中央静脉周围的血液灌注不良区域肝细胞凋亡多,Bcl-2 表达逐渐减弱直至不表达,而外围区表达则增强。
付小兵报道,在肠缺血再灌注损伤大鼠,损伤早期细胞凋亡与Bcl-2 表达均明显增加,随着再灌注时间延长,Bcl-2 表达增多,凋亡减少,肠黏膜结构损伤减轻。
提示内在的抗凋亡机制激活,并在减轻组织损伤中起作用。
bcl-2 基因启动子具有NF-κB的结合位点并受其调控,故NF-κB可活化通过诱导bcl-2 及其他抗凋亡基因而阻止细胞凋亡。
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。
凋亡相关基因
凋亡相关基因淋巴细胞凋亡是一种对代谢有重要影响的细胞变化,具有实现免疫反应、衰老、病理学状态和细胞平衡反应等多种功能原因。
淋巴细胞凋亡的几种形式,包括特异性和非特异性凋亡。
淋巴细胞凋亡涉及的相关基因有:1. Bcl-2 (B-Cell Leukemia/Lymphoma-2):Bcl-2 (B-CellLeukemia/Lymphoma-2) 基因是一种内源性细胞凋亡相关基因,可抑制细胞凋亡发生,参与调节和保护淋巴细胞。
2. Bcl-xL:Bcl-xL是一种内源性细胞凋亡相关癌基因,主要用于维持淋巴细胞的存活。
3. Bax:Bax是一种外源性凋亡基因,可以通过调节周期和凋亡因子,影响淋巴细胞凋亡的发生和发展。
4. Caspase-1:Caspase-1是一种外源性凋亡基因,其主要功能是激活核内限制凋亡信号,影响淋巴细胞凋亡的发生。
5. PARP (Poly ADP-Ribose Polymerase):PARP 是一种外源性凋亡蛋白,参与促进淋巴细胞的凋亡,在细胞凋亡过程中也具有重要作用。
6. CD95 (Fas):CD95 (Fas) 是一种外源性细胞凋亡基因,属于 TNF(肿瘤坏死因子)家族,可以诱导淋巴细胞凋亡发生。
7. TNFR (Tumour Necrosis Factor Receptor):TNFR (Tumour Necrosis Factor Receptor) 也属于 TNF 家族,主要功能是介导细胞凋亡过程及其他凋亡反应,从而影响淋巴细胞凋亡。
淋巴细胞凋亡可以诱发一系列生促因子和凋亡因子的聚集,通过对某一特定的细胞蛋白进行相应的修饰,最终来实现抗凋亡的作用,从而影响淋巴细胞的存活。
淋巴细胞凋亡中调控机制可以说是十分复杂的,其中涉及到诸多基因与蛋白介导及调控等机制,上述这些凋亡相关基因就是其中的重要组成部分。
比如 Bcl-2 和 Bcl-xL 基因可以作为抗凋亡的重要性因子,可以有效的抑制淋巴细胞凋亡的发生;而 Bax、Caspase-1、PARP 和 CD95(Fas)等外源性凋亡基因,及 TNFR 内源性凋亡基因"; 则可以作为淋巴细胞凋亡的诱导促进因素,同时还可以参与淋巴细胞的脱髓鞘和凋亡过程反转等功能。
失巢凋亡相关基因
失巢凋亡相关基因
失巢凋亡是一种细胞死亡的形式,具有重要的生物学功能。
已经发现很多与失巢凋亡相关的基因。
1. Bcl-2家族:Bcl-2家族是一组调节细胞凋亡的蛋白质,包括Bcl-2、Bcl-xL、Bad等。
Bcl-2家族成员可以通过调节线粒体膜电势、释放细胞色素c等来抑制细胞凋亡。
2. ced-3/ICE家族:ced-3/ICE家族成员负责切割和激活细胞凋亡执行器caspase-3,促进细胞凋亡的进行。
3. Fas信号通路:Fas受体是一种免疫受体,通过结合Fas配体来诱导细胞凋亡。
Fas信号通路涉及了多个蛋白质,包括Fas受体、Fas配体、FADD、caspases等。
4. p53:p53被称为“细胞癌变的守卫”,参与了调节DNA损伤诱导的细胞凋亡过程。
5. IAP家族:IAP家族成员通过抑制caspases等方式来抑制细胞凋亡的进行。
这些基因的表达和调节异常都会导致细胞凋亡的失调,进而影响细胞生长、分化和癌变等过程。
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细胞凋亡是一种正常细胞程序性死亡的过程,它在维持生物体内部环境稳定、细胞发育、组织形成和免疫系统调节等方面起着重要作用。
细胞凋亡的调控涉及许多基因和酶,下面将介绍其中几个主要的调控因子。
1. Bcl-2家族基因:Bcl-2家族是细胞凋亡调控中最重要的家族之一。
它包括抑制凋亡的成员(如Bcl-2、Bcl-xL)和促进凋亡的成员(如Bax、Bak)。
这些基因通过调节线粒体膜通透性来控制细胞凋亡的发生。
Bcl-2和Bcl-xL通过抑制线粒体膜通透性转运蛋白Bax和Bak的活性,阻止线粒体释放细胞凋亡执行者酶,从而抑制细胞凋亡的发生。
2. c-Myc基因:c-Myc是一种转录因子,对细胞增殖和凋亡起着重要作用。
c-Myc在细胞生长、代谢以及凋亡调控中发挥着双重作用。
在细胞生长和代谢方面,c-Myc可以促进细胞周期进程和蛋白质合成,从而促进细胞增殖。
然而,在细胞凋亡调控中,c-Myc也能够诱导细胞凋亡的发生,通过抑制Bcl-2的表达或者直接调节凋亡相关基因的表达来实现。
3. p53基因:p53是一种重要的肿瘤抑制基因,也是细胞凋亡调控的关键因子。
在DNA损伤、细胞应激和肿瘤发生等情况下,p53被激活并调控多个靶基因的表达。
p53通过直接调控凋亡相关基因表达,如促凋亡基因PUMA和Bax的表达,或者通过调节凋亡相关信号通路的活性来诱导细胞凋亡。
4. Caspase家族酶:Caspase是一类半胱氨酸特异性蛋白酶,是细胞凋亡执行者酶。
Caspase家族包括半胱氨酸蛋白酶(如caspase-3、caspase-7)和半胱氨酸酶(如caspase-8、caspase-9)。
这些酶在细胞凋亡中起着关键作用,通过激活下游的凋亡效应蛋白,如DNA酶和核蛋白,从而引发细胞凋亡的级联反应。
5. IAP(抑制凋亡蛋白)家族:IAP家族是一类通过抑制Caspase的活性来抑制细胞凋亡的蛋白质。
IAP家族包括多个成员,如cIAP1、cIAP2和XIAP。
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细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象,是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。
在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞,保证了胚胎的正常发育;在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞,保证了机体的健康。
和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程,在这一节我们就细胞凋亡的分子机理作简要的介绍。
细胞凋亡的途径主要有两条,一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶caspase、一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活caspase。
这些活化的可将细胞内的重要蛋白降解,引起细胞凋亡。
一、凋亡相关的基因和蛋白细胞凋亡的调控涉及许多基因,包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。
其中研究较多的有ICE、Apaf-1、Bcl-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。
1.Caspase家族Caspase属于半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3,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,使细胞不可逆的走向死亡。
它们均有以下特点:①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性;②总是在天冬氨酸之后切断底物,所以命名为caspase(cysteine aspartate-specific protease),方便起见本文称之为凋亡酶;③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体,大、小亚基由同一基因编码,前体被切割后产生两个活性亚基。
最早发现人类中与线虫ced-3同源的基因[1]是ICE,即:白介素-1 β转换酶(Interleukin-1 β-converting enzyme)基因,因该酶能将白介素前体切割为活性分子,故名。
通过cDNA杂交和查找基因组数据库,在人类细胞中已发现11个ICE同源物[2],分为2个亚族(subgroup):ICE亚族和CED-3家族(图15-6),前者参与炎症反应,后者参与细胞凋亡,又分为两类:一类为执行者(executioner或effector),如caspase-3、6、7,它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白,引起凋亡,但不能通过自催化(autocatalytic)或自剪接的方式激活;另一类为启动者(initiator),如caspase-8、9,受到信号后,能通过自剪接而激活,然后引起caspase级联反应,如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7。
细胞中还具有caspase的抑制因子,称为IAPs(inhibitors of apoptosis proteins),属于一个庞大的蛋白家族。
它们能通过BIR结构域(baculovirus IAP repeats domain)[3]与caspase结合,抑制其活性,如XIAP。
图15-6: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的活化过程引自Katja C. Zimmermann 等20012.Apaf-1Apaf-1被称为凋亡酶激活因子-1(apoptotic protease activating factor-1),在线虫中的同源物为ced-4,在线粒体参与的凋亡途径中具有重要作用,该基因敲除后,小鼠神经细胞过多,脑畸形发育。
Apaf-1含有3个不同的结构域:①CARD(caspase recruitment domain)结构域,能召集caspase-9;②ced-4 同源结构域,能结合ATP/dATP;③C端结构域,含有色氨酸/天冬氨酸重复序列,当细胞色素c[4]的结合到这一区域后,能引起Apaf-1多聚化而激活。
Apaf-1具有激活Caspase-3的作用,而这一过程又需要细胞色素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就可以通过其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[5]为凋亡抑制基因,是膜的整合蛋白,其功能相当于线虫中的ced-9。
现已发现至少19个同源物,它们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家族成员都含有1-4个Bcl-2同源结构域(BH1-4),并且通常有一个羧端跨膜结构域(transmembrane region ,TM)。
其中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。
根据功能和结构可将Bcl-2基因家族分为两类(图15-7),一类是抗凋亡的(anti-apoptotic),如:Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1;一类是促进凋亡的(pro-apoptotic),如:Bax、Bak、Bad、Bid、Bim,在促凋亡蛋白中还有一类仅含BH3结构,如Bid、Bad。
虽然Bcl-2蛋白存在于线粒体膜、内质网膜以及外核膜上,但主要定位于线粒体外膜,它拮抗促凋亡蛋白的功能。
而大多数促凋亡蛋白则主要定位于细胞质,一旦细胞受到凋亡因子的诱导,它们可以向线粒体转位,通过寡聚化在线粒体外膜形成跨膜通道,或者开启线粒体的PT孔,从而导致线粒体中的凋亡因子释放,激活caspase,导致细胞凋亡。
胞质中的促凋亡蛋白可通过不同的方式被激活,包括去磷酸化,如Bad;被caspase 加工为活性分子,如Bid;从结合蛋白上释放出来,如Bim是与微管蛋白结合在一起的。
图15-7 Bcl-2家族引自Katja C. Zimmermann等2001 4.FasFas又称作APO-1/CD95,属TNF受体家族。
Fas基因编码产物为分子量45KD的跨膜蛋白,分布于胸腺细胞,激活的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,导致靶细胞走向凋亡。
5.p53是一种抑癌基因,其生物学功能是在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,则诱导其调亡,研究发现丧失p53功能的小鼠胸腺细胞对糖皮质激素诱导的调亡反应和正常细胞相同,而对辐射诱导的调亡不敏感。
6.myc在许多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基因表达时,促进细胞增殖,反之细胞凋亡。
7.ATMATM(ataxia telangiectasia-mutated gene)是与DNA损伤检验有关的一个重要基因。
最早发现于毛细血管扩张性共济失调症患者,人类中大约有1%的人是ATM缺失的杂合子,表现出对电离辐射敏感和易患癌症。
正常细胞经放射处理后,DNA损伤会激活修复机制,如DNA不能修复则诱导细胞凋亡。
ATM是DNA损伤检验点的一个重要的蛋白激酶(参见第十三章第四节)二、Fas介导的细胞凋亡细胞表面的凋亡受体是属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)家族的跨膜蛋白,它们包括Fas(Apo-1/CD95)、TNFR1、DR3/WSL、DR4/TRAIL-R1和DR5/TRAIL-R2。
其配体属于TNF家族,目前已比较清楚的是Fas介导的细胞凋亡途径。
Fas具有三个富含半胱氨酸的胞外区和一个称为死亡结构域(Death domain,DD,图15-8)的胞内区。
Fas的配体FasL(Fas ligand)与Fas结合后,Fas三聚化使胞内的DD 区构象改变,然后与接头蛋白FADD(Fasassociated death domain)的DD区结合,而后FADD的N端DED区(death effector domain)就能与Caspase-8(或-10)前体蛋白结合,形成DISC (death-inducing signaling complex )[6] ,引起caspase-8、10通过自身剪激活,它们启动caspase的级联反应,使caspase-3、-6、-7激活,这几种Caspase可降解胞内结构蛋白和功能蛋白,最终导致细胞凋亡。
图15-8 FAS介导的细胞凋亡引自Avi Ashkenazi and Vishva M. Dixit 1998 Caspase 可激活名叫CAD(caspase-activated Dnase)的核酸酶,CAD能在核小体的连接区将其切断,形成约为200bp整数倍的核酸片段。
正常情况下CAD存在于胞质中,并且与抑制因子ICAD/DFF-45蛋白结合,不能进入细胞核。
Caspase活化后可以降解ICAD/DFF-45,释放出CAD,使它进入细胞核降解DNA。
Fas/FasL系统在免疫系统中具有重要的作用,其一是参与免疫调节,活化成熟的外周T细胞主要通过Fas/FasL系统介导的细胞凋亡清除与自身抗原有交叉反应的克隆和由自身抗原激活的细胞克隆,以限制T细胞克隆的无限增殖,防止对自身组织的损伤,即产生外周免疫耐受。
淋巴细胞凋亡异常导致的免疫耐受失控,是自身免疫性疾病的主要病因。
其二是细胞毒T细胞(CTL)可以通过FasL诱导靶细胞凋亡,但遗憾的是,某些肿瘤细胞也可以通过这一途径诱导淋巴细胞凋亡,从而逃脱免疫监控。
三、线粒体与细胞凋亡细胞应激反应或凋亡信号能引起线粒体细胞色素c释放,作为凋亡诱导因子,细胞色素c能与Apaf-1、caspase-9前体、ATP/dATP形成凋亡体(apoptosome,图15-9),然后召集并激活caspase-3,进而引发caspases级联反应,导致细胞凋亡。
在这里,一个核心的问题是细胞色素c究竟通过哪一种途径释放到细胞质中,由于大部分凋亡细胞中很少发生线粒体肿胀和线粒体外膜破裂的现象,所以目前普遍认为细胞色素是通过线粒体PT孔或Bcl-2家族成员形成的线粒体跨膜通道释放到细胞质中的。
线粒体PT孔(permeability transition pore)主要由位于内膜的腺苷转位因子(Adenine nucleotide translocator,ANT)和位于外膜的电压依赖性阴离子通道(Voltage dependent anion channel,VDAC)等蛋白所组成,PT孔开放会引起线粒体跨膜电位下降和细胞色素c释放。
Bcl-2家族蛋白对于PT孔的开放和关闭起关键的调节作用,促凋亡蛋白Bax等可以通过与ANT或VDAC的结合介导PT孔的开放,而抗凋亡类蛋白如Bcl-2、Bcl-xL等则可通过与Bax竞争性地与ANT结合,或者直接阻止Bax与ANT、VDAC的结合来发挥其抗凋亡效应。