细胞凋亡蛋白的研究进展

【摘要】细胞凋亡是当前生物学领域中研究的最新课题之一。细胞凋亡是个体发育过程中由一系列蛋白调控的细胞主动死亡过程，在保证多细胞生物健康生存的过程中扮演着关键角色，对个体的正常发育具有重要作用。它在多细胞生物的组织分化、器官发育、机体稳态的维持中有着重要意义。其中bcl-2家族、caspase 家族、p53蛋白、survivin蛋白都是重要的凋亡调节因子，在细胞凋亡中相互联系，相互作用，从而调控细胞凋亡．本文探讨了bcl-2家族、caspase家族、p53蛋白、survivin蛋白对细胞凋亡的调控机制。

【关键词】细胞凋亡、 bcl一2家族、caspase家族、p53 蛋白、survivin 蛋白

引言

细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象，在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。细胞凋亡是多蛋白严格控制的过程，随着分子生物学技术的发展对多种细胞凋亡的过程有了较为深入的认识，但是迄今为止凋亡过程确切机制尚不完全清楚。而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。细胞凋亡是一个主动过程，它涉及一系列蛋白的激活、表达以及调控等的作用。其中caspase家族蛋白、Bcl-2家族蛋白和p53蛋白、survivin等在凋亡的信号转导中扮演着重要角色。

一、caspase家族蛋白

1.1 caspase家族蛋白介绍

caspase是半胱氨酸基天冬氨酸一特异性蛋白酶(cystei-nyl aspartate specific proteinase)即半胱氨酸天冬氨酸酶的缩写。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。它们是一组存在于胞浆中的半胱氨酸蛋白酶，其共同特点是特异性断开天冬氨酸残基后的肽键。到目前为止，在小鼠和人类中，已经发现caspase家族至少有14个成员。细胞中合成的caspase以无活性的酶原状态存在，经活化后方能执行其功能。

1.2 Caspase分类

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。如Caspase-8几乎能激活所有凋亡级联反应下游的Caspase而诱发凋亡。凋亡执行因子在级联反应的下游，包括Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7等，作用于其特异性底物并导致细胞凋亡。如Caspase-3，是Caspase家族中的最重要的凋亡执行者之一，是细胞凋亡过程中的主要效应因子。它的活化是凋亡进入不可逆阶段的标志。炎症介导因子包括

Caspase-l、Caspase-4、Caspase-5和Caspase-1l,介导炎症反应并在死亡受体介导的细胞凋亡途径中起辅助作用。

1.3、Caspase的激活机制

caspase的活化是有顺序的多步水解的过程，caspase分子各异，但是它们活化的过程相似。首先在caspase前体的N一端前肽和大亚基之间的特定位点被水解去除N一端前肽，然后在大小亚基之间切割释放大小亚基，由大亚基和小亚基组成异源二聚体，再由两个二聚体形成有活性的四聚体。去除N一端前肽是caspase的活化的第一步，但是caspase-9的活化不需要去除N一端前肽caspase 活化基本有两种机制，即同源活化和异源活化，这两种活化方式密切相关，一般来说后者是前者的结果，发生同源活化的caspase又被称为启动caspase，包括caspase-8，-10，-9，诱导凋亡后，起始caspase通过adaptor被募集到特定的起始活化复合体，形成同源二聚体构像改变，导致同源分子之间的酶切而自身活化，通常caspase-8，10，2介导死亡受体通路的细胞凋亡，分别被募集到Fas 和TNFRl死亡受体复合物，而caspase-9参与线粒体通路的细胞凋亡，则被募集到Cyt c／d ATP／Apaf--1组成的凋亡体，再激活caspase-3、6、7，最终导致细胞凋亡。

1.4、Caspase与凋亡相关疾病的联系

与肿瘤的联系：大量资料显示，在许多肿瘤细胞的凋亡中发现有Caspase

的活化。目前也已经发现一系列新的与Caspase有关的诱导凋亡的方法来治疗肿瘤，对大部分肿瘤有实际意义，并可望在恶性肿瘤的治疗方面取得新的突破。

与缺血-再灌注的联系：多数学者认为，凋亡是心肌缺血及再灌注细胞死亡的一种主要形式。研究表明，在缺血再灌注试验中，Caspase也被证明参与了凋亡过程。

与组织损伤的联系 :目前已证明Caspase与中枢神经损伤、皮肤损伤及其它内脏损伤和炎症反应有关。最近又发现Caspase-9的激活,细胞色素C的释放可能是体内瘢痕疙瘩的成纤维细胞凋亡的基础。

与PTSD的联系:线粒体细胞色素C可通过对凋亡信号的转导和放大作用调控细胞凋亡，当细胞色素C释放到胞浆后，可通过激活Caspase-3来介导细胞凋亡。

二、Bcl-2家族蛋白

2.1 Bcl- 2 家族蛋白结构及分类

Bcl-2被认为是细胞凋亡蛋白家族中最重要的调控蛋白，和Bcl-2，Bax，Bad，Bak等共同组成了Bet-2蛋白家族，Bcl-2的功能受其蛋白产物Bax和Bel-xl 蛋白调节。Bcl-2蛋白最早在人类滤泡样的细胞淋巴瘤中t(14}18)染色易位的断裂点克隆发现。目前 Bcl- 2 家族成员已有超过 25 种被确认。根据其在细胞凋亡中的作用不同, Bcl- 2 家族分为两大类: 一类是抗凋亡蛋白, 主要包括Bcl- 2、Bcl- xL 和 Bcl- w等; 另一类是促凋亡蛋白, 主要包括 Bax、Bak、Bid、Bim 和 Bad 等。Bcl- 2 家族在其多肽链中至少含有 4 个 Bcl- 2 同源保守的螺旋结构域 BH1、BH2、BH3、BH4 中的一个, 多数含所有 4 个结构域; 而促凋