caspase蛋白1 ppt课件
细胞凋亡蛋白酶caspase
Thank you！
目前有14种Caspase被发现
Caspase分类
根据Caspase在级联反应上、下游的位置及功能的不同分类：
1、为凋亡始动子（位于级联反应上游）
包括Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9、Caspase-10等，
能在其他蛋白参与下发生自我活化并激活下游的Caspase。
2、为凋亡效应子（位于级联反应下游）
污染物对其影响
十溴联苯醚（BDE-209）是近年来环境中含量增长较快的环 境有机污染物。
以往认为低剂量 BDE-209 无毒性，而忽略了 BDE-209 具有 PBDEs 的难降解性、环境稳定性、高脂溶性和生物放大作用，易 通过食物链在生物体内蓄积，当蓄积达到一定量后，会对生物体 产生危害，如神经发育毒性、生殖毒性等。
在脑组织损伤、缺血和发育中的凋亡过程中可检测到 caspase-3 的活性增强，caspase-3 与 BDE-209 暴露存在剂量关系， 且联合窒息可加重这种损伤作用。
污染物对其影响
PAEs 增塑剂中 邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯( di-(2-ethylhexyl ) phthalate，DEHP )
细胞凋亡存在于多细胞生物的整个生命过程当中，可及时清 除机体内多余和受损伤的细胞，维持组织器官的稳定性。
细胞凋亡
接受凋亡信号
凋亡调控分子间的相互作用
蛋白水解酶的活化
进入连续反应过程
4类蛋白分子： 凋亡蛋白酶(caspases)、衔接蛋白(adapterproteins)、Bcl一2和凋亡抑制蛋白(IAPs）。
内源性细胞凋亡途径起始于线粒体，细胞凋亡信号刺激细 胞色素 c（Cytc）从线粒体中释放并与凋亡蛋白活化因子-1 （Apaf-1）结合，募集并激活caspase-9，然后激活下游的 caspase-3、caspase-8 诱导细胞凋亡的发生。
《caspase蛋白》课件
深入了解Caspase蛋白的结构和功能，探索其在细胞凋亡和疾病中的重要作用。
概述
什么是Caspase蛋白？
Caspase蛋白是一类关键的囊泡内蛋白酶，参与细胞凋亡和炎症反应等生物学过程。
Caspase蛋白的功能
Caspase蛋白在细胞的正常生理过程和疾病发展中发挥关键作用，如信号传导和废弃机制。
多种转录因子可以调控Caspase基因的表
翻译后调控
2
达，影响Caspase蛋白的产生。
Caspase的翻译后修饰，如磷酸化和乙酰
化，可以调控其活性和稳定性。
3
活性调控
通过蛋白激酶、抑制剂和结合蛋白的调 控，控制Caspase的活性和水平。
Caspase的信号通路
1
Hale Waihona Puke Caspase-8信号通路
Caspase-8通常参与由死受体复合体(DRC)激活的细胞凋亡信号通路。
2
Caspase-9信号通路
Caspase-9是线粒体介导的细胞凋亡信号通路中的关键成分。
Caspase在细胞凋亡中的作用
1 Caspase在凋亡信号通路中的地位
Caspase蛋白在细胞凋亡信号通路中起到重要的调节和执行作用。
2 Caspase的活化与废弃作用
Caspase蛋白的活化和废弃作用是细胞凋亡的关键步骤。
Caspase的分类
根据结构分
• 主要分为Caspase-1家族和Caspase-3家族。 • 每个家族包含多个亚型，具有不同的底物特
异性。
根据功能分
• 活化Caspase：负责激活其他Caspase蛋白。 • 废弃Caspase：负责降解细胞内的关键蛋白，
触发细胞死亡。
细胞凋亡中的casepase课件
Caspase的活化
• 异源活化（hetero-activation）：活化的 caspase催化水解同一家族中其它 procaspase成员的活化途径。
细胞凋亡的内在途径
• 凋亡体使半胱氨酸蛋白酶原-9被水解 形成有活性的半胱氨酸蛋白酶-9，再 进一步激活下游的半胱氨酸蛋白酶的 级联反应，诱导凋亡 。
细胞凋亡的内在途径
Death Receptor pathway
• 将凋亡信号级联放大。
Caspase的效应机制
效应性caspase可裂解多种底物蛋白：
– 多种蛋白激酶，如FAK等。FAK的降解可使细 胞丧失粘附能力，形成游离细胞 – 核纤层蛋白，导致细胞染色质固缩 – 细胞骨架结构蛋白，如微丝等，使细胞变形
Caspase的效应机制
效应性caspase可裂解多种底物蛋白：
死亡受体（ Death Receptor） 死亡受体：FasL等配体通过与细胞表面相
应的受体结合而启动细胞凋亡信号传递， 这类受体统称为细胞凋亡受体或死亡受体 （ Death Receptor）
死亡受体（ Death Receptor）
• 属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)/神经生长 因子受体(NGFR)家族 其中：TNFR-1、 Fas (APO-1或CD95) 及 TNF相关凋亡诱导配体（TNF-related apoptosis inducing ligand，TRAIL）的 受体是研究最多的3个细胞凋亡受体。
caspase-1介导的细胞焦亡与炎症反应
03
Caspase-1还能促进细胞因子的产生和分泌，如IL-1β
和IL-18，这些因子在炎症反应中发挥重要作用。
caspase-1与炎症性疾病的关系
01
Caspase-1与多种炎症性疾病 的发生和发展密切相关。
02
研究表明，caspase-1的激活 和细胞焦亡过程在类风湿性关 节炎、克罗恩病和动脉粥样硬 化等疾病中发挥重要作用。
caspase-1在细胞内的定位与分布
细胞质
Caspase-1主要分布在细胞质中，与细胞质中的其他蛋白相互作用，参与细胞凋亡和炎 症反应等过程。
细胞核
Caspase-1也可以进入细胞核，与核内的DNA和蛋白质相互作用，影响基因表达和 DNA修复等过程。
03
caspase-1介导的细胞焦亡
细胞焦亡的定义与特征
01
进一步研究caspase-1在细胞焦亡和炎症反应中的具体作用机制，
有助于发现新的药物靶点。
药物设计与优化
02
基于对caspase-1结构和功能的深入了解，可以设计和优化更有
效的药物分子，提高治疗效果并降低副作用。
临床试验与验证
03
开展临床试验以验证针对caspase-1的药物在人体中的安全性和
有效性，为将来的药物上市提供依据。
细胞焦亡的生Leabharlann 学意义细胞焦亡在天然免疫中发挥重要作用，能够清除 被感染或受损的细胞，并引发炎症反应。
细胞焦亡有助于维持组织稳态，防止病原体扩散 和感染。
细胞焦亡与多种疾病的发生和发展密切相关，包 括炎症性疾病、神经退行性疾病和癌症等。
04
caspase-1与炎症反应
炎症反应的概述
炎症反应是机体对损伤、感染或 异常刺激的一种防御性反应，表 现为红肿、发热、疼痛等症状。
caspase
摘要内皮细胞通过分泌的细胞间通讯的重要介质血管壁细胞阵列和张力的调节中起着重要的作用。
人血管内皮细胞（EC）营养剥夺引起的非常规分泌导致nanovesicles不同于凋亡小体的多泡体标记和承载释放形式（MVB）。
营养的缺乏也是一个有效的诱导的自噬小泡运输途径可以帮助细胞自噬。
营养缺乏引起的一个显着和自噬功能的迅速增加，通过电子显微镜和免疫印迹分析LC3-II / LC3-I比成像。
增加自噬通量在血清饥饿细胞巴弗洛霉素A确认1。
诱导的自噬后的凋亡反应的指标，如通过显微镜和聚（ADP-核糖）评估在细胞膜通透性的指示坏死缺失聚合酶裂解。
与zvad-fmk泛caspase抑制并没有阻止细胞自噬的发展而受到负面影响自噬泡（AV）成熟。
采用免疫印迹法验证多维蛋白质组学的方法，我们确定营养剥夺EC释放AV组件（lc3i，LC3-II，ATG16L1和LAMP2）而zvad-fmk 泛caspase抑制剂阻断AV释放。
同样，在主动脉的小鼠EC营养剥夺的分离研究/半胱天冬酶3-缺失的小鼠没有凋亡自噬LC3和未能迅速释放。
总的来说，本研究结果表明，自噬成分释放的营养剥夺细胞凋亡的人类细胞的细胞膜通透性的缺失。
这些结果也确定caspase-3作为一种新型的AV释放器。
关键词自噬，自噬，caspase的激活，caspase-3，营养剥夺，非常规分泌说明内皮细胞通过分泌的细胞间通讯的重要介质血管壁细胞阵列和张力的调节中起着重要的作用。
响应于各种细胞应力是免疫或非免疫内皮细胞凋亡是血管疾病最关键。
凋亡细胞的凋亡小体膜结合主动释放来自皱缩，细胞膜。
1，2我们最近证明，除了膜起泡，非常规形式的分泌在人类凋亡激活的内皮细胞（EC）导致纳米囊泡的生化和功能不同的凋亡小体的多泡体标记和承载释放（MVB）。
3泛半胱天冬酶失活或小干扰靶向研究显著降低凋亡细胞释放的MVB成分RNA。
然而，MVB成分释放被描述在一个实验中，在人类EC敏锐地剥夺生长因子，一个经典的促凋亡刺激，但也是一种有效的诱导细胞自噬。
caspase蛋白1
Caspase-9酶原
凋亡复合体
执行Caspase与底物作用方式
四、Caspase家族与细胞凋亡的关系
细胞凋亡过程可以分为激活期和执行期。前期细 胞应答死亡信号，起始Caspase活化，后期执行 Caspase活化，执行细胞死亡程序。起始Caspase的 活化属于同性活化，即酶原分子聚集成复合物达到一 定浓度时，就彼此切割或者构象改变产生有活性的二 聚体形式；执行Caspase的活化属于异性活化，即起 始Caspase招募执行Caspase酶原分子后，对其进行 切割，产生具有活性的执行Caspase切割细胞内重要 的结构和功能蛋白，导致细胞凋亡。
内源途径
内源性细胞凋亡途径始于线粒体,细胞色素c 从线粒体内释放是关键的一步。在细胞凋亡信 号的刺激下,细胞色素c从线粒体内释放到胞浆 内，胞浆内的细胞色素c在dATP存在下通过Cys 蛋白酶募集域的作用。与凋亡细胞蛋白酶激活 因子Apaf-1结合，募集并激活 Caspase-9，然 后激活下游的效应半胱氨酸蛋白酶,如Caspase2、3、6、7、8、9，启动Caspase的级联反应， 引起细胞凋亡。
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 YVAD
外源途径
Fas Fas
Fas
DD DD
DD
+
DD
DED
FADD
DED
+
Caspase-8酶原
caspass1通路调控机制
caspass1通路调控机制
Caspase 1 是一种重要的炎症相关蛋白酶，参与调节炎症反应和免疫应答。
Caspase 1的活性受到多种机制的调控。
1. 转录调控：Caspase 1基因的表达受到多个转录因子的调控，如NF-κB、AP-1等，它们能够结合在Caspase 1基因的启动子区域上，促进或抑制Caspase 1的转录。
2. 翻译后修饰：Caspase 1的活性可以通过翻译后修饰来调控。
例如，Caspase 1的自我断裂（autocleavage）是其激活的重要步骤之一，这一过程受到其他蛋白酶的调控，如Caspase 8、Caspase 11等。
3. 组蛋白修饰：组蛋白修饰也参与了Caspase 1的调控。
研究表明，组蛋白去乙酰化修饰酶（HDACs）和组蛋白甲基转移酶（HMTs）可以调控Caspase 1特定位点上的甲基化、乙酰化等修饰，从而影响Caspase 1的活性和功能。
4.反式调控：一些信号通路分子可以与Caspase 1发生反式调控，调节Caspase 1的活性与功能。
例如，NLRP3炎症小体信号通路被认为是Caspase 1激活的一个重要启动机制。
总的来说，Caspase 1的活性和表达受到多种机制的调控，包括转录调控、翻译后修饰、组蛋白修饰和反式调控等。
这些调控机制的研究有助于深入了解炎症反应和免疫应答的调控机制，并有望为相关疾病的治疗提供新的治疗策略。
人半胱氨酸蛋白酶-1(caspase-1)说明书
控制在 5 分钟内，如标本数量多，推荐使用排枪加样。 4． 请每次测定的同时做标准曲线，最好做复孔。如标本中待测物质含量过高（样本 OD 值
计算 以标准物的浓度为横坐标，OD 值为纵坐标，在坐标纸上绘出标准曲线，根据样品的
OD 值由标准曲线查出相应的浓度；再乘以稀释倍数；或用标准物的浓度与 OD 值计算出标
准曲线的直线回归方程式，将样品的 OD 值代入方程式，计算出样品浓度，再乘以稀释倍数，
即为样品的实际浓度。
注意事项 1．试剂盒从冷藏环境中取出应在室温平衡 15-30 分钟后方可使用，酶标包被板开封后如未
试剂盒组成 1 30 倍浓缩洗涤液 2 酶标试剂 3 酶标包被板 4 样品稀释液 5 显色剂 A 液 6 显色剂 B 液
20ml×1 瓶 6ml×1 瓶 12 孔×8 条 6ml×1 瓶 6ml×1 瓶 6ml×1/瓶
7 终止液
6ml×1 瓶
8 标准品（320 pmol/L） 0.5ml×1 瓶
9 标准品稀释液
2. 加样：分别设空白孔（空白对照孔不加样品及酶标试剂，其余各步操作相同）、标准孔、
待测样品孔。在酶标包被板上标准品准确加样 50µl，待测样品孔中先加样品稀释液 40µl， 然后再加待测样品 10µl（样品最终稀释度为 5 倍）。加样将样品加于酶标板孔底部，尽 量不触及孔壁，轻轻晃动混匀。 3. 温育：用封板膜封板后置 37℃温育 30 分钟。 4. 配液：将 30 倍浓缩洗涤液用蒸馏水 30 倍稀释后备用 5. 洗涤：小心揭掉封板膜，弃去液体，甩干，每孔加满洗涤液，静置 30 秒后弃去，如此 重复 5 次，拍干。 6. 加酶：每孔加入酶标试剂 50µl，空白孔除外。 7. 温育：操作同 3。 8. 洗涤：操作同 5。 9. 显色：每孔先加入显色剂 A50µl，再加入显色剂 B50µl，轻轻震荡混匀，37℃避光显色 10 分钟. 10. 终止：每孔加终止液 50µl，终止反应（此时蓝色立转黄色）。 11. 测定：以空白空调零，450nm 波长依序测量各孔的吸光度（OD 值）。 测定应在加终止 液后 15 分钟以内进行。 操作程序总结：
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蛋白1
二、Caspase家族蛋白酶的结构与功能
人类的Caspase-1和Caspase-3的3D结构（NCBI）
其它Caspase蛋白酶
2
4
5
6
7
9
10
11
3
图 ： 蛋 白 酶 家 族 的 同 源 性
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
三、Caspase家族蛋白酶的活化
细胞凋亡过程中Caspase级联效应
NH2
活化的
caspase X
大亚基
切割位点
COOH 未活化的 caspase酶原Y
切割活化
原结构域
小亚基
活化的 caspase Y
活化的caspaseX 较多活化的caspaseY 切割细胞质蛋白
大量活化的caspaseZ 切割细胞核蛋白
内源途径
内源性细胞凋亡途径始于线粒体,细胞色素c 从线粒体内释放是关键的一步。在细胞凋亡信 号的刺激下,细胞色素c从线粒体内释放到胞浆 内，胞浆内的细胞色素c在dATP存在下通过Cys 蛋白酶募集域的作用。与凋亡细胞蛋白酶激活 因子Apaf-1结合，募集并激活 Caspase-9，然 后激活下游的效应半胱氨酸蛋白酶,如Caspase2、3、6、7、8、9，启动Caspase的级联反应， 引起细胞凋亡。
CARD
Caspase-9酶原
凋亡复合体
执行Caspase与底物作用方式
《caspase蛋白》课件
研究Caspase蛋白与其他分子的相互作用， 有助于更全面地了解其在细胞内的功能。
探讨Caspase蛋白在临床诊断、治疗和预后 评估中的应用前景，为相关疾病的诊疗提 供新的思路和方法。
THANKS
感谢观看
命名
Caspase是半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶的简称，因为其活性位点包含半胱氨酸和天冬氨酸残基。
Caspase蛋白的结构和功能
结构
Caspase蛋白属于 cysteine protease 家族，具有一个或多个活性位点。
功能
Caspase蛋白在细胞凋亡过程中起关 键作用，通过切割特定的蛋白质引发 细胞死亡。
Caspase与肿瘤免疫
Caspase还参与肿瘤免疫应答，它们可以调 节免疫细胞的活性，影响抗肿瘤免疫反应。
Caspase蛋白与神经退行性疾病的关系
神经退行性疾病的病理机制
神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等，与Caspase蛋白的活性密切相关。
Caspase在神经退行性疾病中的作用
Caspase可以通过诱导神经元凋亡或自噬，加速神经元的死亡，参与神经退行性疾病的发 病过程。
详细描述
目前已经发现多种Caspase蛋白抑制剂，如Z-VAD-FMK、Ac-DMQD-CHO等，这些抑制剂可以通过与Caspase 蛋白结合，抑制其活性，从而阻止细胞凋亡的发生。其中，一些抑制剂已经在临床试验中显示出良好的疗效，为 治疗某些疾病提供了新的可能。
Caspase蛋白与药物研发的关系
总结词
03
Caspase蛋白与疾病的关 系
Caspase蛋白与癌症的关系
癌症发生机制
Caspase蛋白在癌症发生过程中起着关键作 用，它们参与细胞凋亡和自噬等过程，调节 肿瘤细胞的生长和死亡。
细胞焦亡Caspase-1-induced pyroptotic cellPPT精选文档
apotosis :7- AAD &PI不能染色
• 细胞膜出泡
电镜下形态相似，但形成机制不同
9
细胞死亡类型-细胞焦亡
• 细胞焦亡的生物学特征是依赖于caspase-1， caspase-1对细胞焦亡起决定性作用。
• Caspase-1裂解IL-1β和IL-18前体成为具 有活性的IL- 焦亡（Pyroptosis）一种新的程序性细胞死 亡方式，其特征为依赖于半胱天冬酶1(caspase-1)，并伴有大量促炎症因子的释 放
• 1992巴斯德研究所首次观察到细胞焦亡焦 亡现象
• 2001年由华盛顿大学学者命名， pyro来源 于希腊语，意为“火”，借指这种细胞死 亡方式能促进炎症反应
原体攻击或者其他危险信号刺激可形成炎 性小体，炎性小体可招募pro-caspase-1。
12
Caspase-1激活与调节-炎性小体
• 炎性小体(Inflammasome )是由多种蛋白质 组成的复合体
• 一般含有：含CARD的凋亡相关斑点样蛋白 (apoptosis-associated speck-like protein containing CARD, ASC), caspase蛋白酶及 病原识别受体( Pathogen recognition receptors, PRRs)
• Caspase-1 激活可诱导 IL-1β和IL-18分泌， pyroptosis导致细胞溶解、胞质内容物释放 到细胞外，引起炎症反应。
• 焦亡可能是抵御病原体入侵的先天免疫反
应的一部分
21
• 过去曾把凋亡等同于细胞程序性死亡，后 来又发现还有其它的细胞程序性死亡方式
5
细胞死亡类型
其他细胞程序性死亡方式： autophagic cell death（自噬） necroptosis（坏死性凋亡） NETosis（中性粒细胞清除病原体的一种方式） mitotic catastrophe（有丝分裂障碍） lysosomal membrane permeabilization（溶酶体膜 透化作用） Pyroptosis（焦亡）
细胞凋亡中的casepase课件
自身免疫性疾病的发生与免疫细胞的凋亡有关，Caspase在免疫细胞的凋亡过程中发挥重要作用，因此调节 Caspase的活性可能对自身免疫性疾病的治疗具有重要意义。
THANKS
感谢观看
caspase的激活可以通过死亡受体信 号转导途径、线粒体信号转导途径以 及内质网信号转导途径等途径实现。
caspase激活后，会进一步引发细胞内 的凋亡程序，导致细胞死亡。
04
caspase在细胞凋亡中的具体作 用
caspase对细胞结构的影响
细胞膜
Caspase能够切割细胞膜 上的特定蛋白，导致细胞 膜通透性增加，最终细胞 死亡。
调节免疫细胞的凋亡，治疗自身免疫性疾病和免 疫缺陷性疾病。
caspase抑制剂的研究进展与展望
新型caspase抑制剂的发现与开发
01
随着对caspase酶结构和功能的深入了解，不断有新型的
caspase抑制剂被发现和开发出来。
联合治疗策略的探索
02
将caspase抑制剂与其他抗肿瘤药物或免疫调节剂联合使用，以
提高治疗效果和降低副作用。
靶向治疗的研究
03
针对特定类型的肿瘤或疾病，研究开发具有靶向性的caspase抑
制剂，以提高治疗的针对性和有效性。
06
caspase与疾病的关系
caspase与肿瘤的关系
caspase与肿瘤发生
Caspase参与细胞凋亡过程，当细胞受到致癌因素刺激时， Caspase的活性被激活，导致细胞凋亡，从而防止肿瘤的发 生。
caspase-4/5
主要在人体内与细胞应激反应 相关。
caspase的活性位点与酶切底物
活性位点
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-1介导细胞焦亡与炎症反应
Caspase1介导细胞焦亡与炎症反应细胞焦亡是一种程序性细胞死亡形式，与细胞凋亡和自噬不同，细胞焦亡会导致细胞肿胀、细胞膜破裂和细胞内容物的释放，从而引发强烈的炎症反应。
Caspase1作为一种关键的炎症小体成分，在细胞焦亡和炎症反应中发挥着至关重要的作用。
Caspase1是一种半胱氨酸蛋白酶，主要存在于细胞质中。
在受到病原体感染、损伤或内源性刺激时，Caspase1会被激活，进而切割并激活炎症小体。
炎症小体是一种多蛋白复合物，由NLRP3、ASC和Caspase1组成。
当炎症小体被激活后，Caspase1会被招募到炎症小体中，并被切割成有活性的形式。
活化的Caspase1可以切割并激活多种炎症因子，如IL1β和IL18，这些炎症因子在细胞焦亡和炎症反应中发挥着重要作用。
IL1β和IL18能够诱导炎症细胞的募集和活化，促进炎症介质的释放，从而加剧炎症反应。
Caspase1还可以切割并激活Gasdermin D，Gasdermin D是一种细胞膜穿孔蛋白，能够导致细胞膜破裂和细胞内容物的释放，从而引发细胞焦亡。
除了直接参与细胞焦亡和炎症反应，Caspase1还可以通过调节其他细胞死亡途径来影响细胞焦亡和炎症反应。
例如，Caspase1可以切割并抑制细胞凋亡相关的蛋白，如Bcl2，从而促进细胞焦亡的发生。
Caspase1还可以切割并激活自噬相关的蛋白，如Beclin1，从而抑制自噬的发生。
Caspase1在细胞焦亡和炎症反应中发挥着至关重要的作用。
通过切割并激活炎症小体、炎症因子和细胞膜穿孔蛋白，Caspase1能够诱导细胞焦亡和炎症反应的发生。
Caspase1还可以通过调节其他细胞死亡途径来影响细胞焦亡和炎症反应。
因此，Caspase1在炎症性疾病和免疫性疾病中具有潜在的治疗价值。
Caspase1介导细胞焦亡与炎症反应细胞焦亡，作为一种程序性细胞死亡形式，在细胞免疫应答和炎症反应中扮演着重要角色。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/12/12
11
2020/12/12
12
作用方式
Caspase-1和11（可能还有4）主要负责白介素前 体的活化，不直接参与凋亡信号的传递；其余的 Caspase在细胞凋亡的过程中发挥的功能不同，可以 分为两类：一类是凋亡起始者，包括Caspase-2， -8,-9,-10,-11；另一类是凋亡执行者，包括 Caspase-3，-6，-7。起始者负责对执行者的前体进 行切割，从而产生有活性的执行者；执行者负责切割 细胞核内、细胞质中的结构蛋白和调节蛋白。
➢细胞凋亡：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。
2020/12/12
5
Caspase的发现源于秀丽隐杆线虫（C.elegans）细胞
凋亡的研究。线虫从胚胎发育到成体的过程中共产生 1090个体细胞，其中131个体细胞发生凋亡后消失。 研究人员利用一系列突变体发现线虫发育过程中控制 细胞凋亡的关键因子。1986年美国麻省理工学院的 Robert Horvitz发现，当ced3或ced4突变后，原先应 该凋亡的131个体细胞仍然存活；与之相反，ced9的 突变导致所有细胞在胚胎期死亡，无法得到成虫。这 一结果证明，ced3和ced4是线虫发育过程中细胞凋亡 的必须基因，ced9的功能是抑制细胞凋亡。鉴于这一 重要发现，Robert Horvitz与另外两位线虫模型的建 立者：英国的Sydney Brenner和John E. Sulston共 同获得了2002年诺贝尔医学和生理学奖。
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
一、Caspase家族蛋白酶的简介
➢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 。
2020/12/12
大量活化的caspaseZ 切割细胞核蛋白
15
四、Caspase家族与细胞凋亡的关系
细胞凋亡过程可以分为激活期和执行期。前期细 胞应答死亡信号，起始Caspase活化，后期执行 Caspase活化，执行细胞死亡程序。起始Caspase的 活化属于同性活化，即酶原分子聚集成复合物达到一 定浓度时，就彼此切割或者构象改变产生有活性的二 聚体形式；执行Caspase的活化属于异性活化，即起 始Caspase招募执行Caspase酶原分子后，对其进行 切割，产生具有活性的执行Caspase切割细胞内重要 的结构和功能蛋白，导致细胞凋亡。
20
总结
Caspase:
➢ 它是一种Cys蛋白酶，用Cys作为裂解底物的亲核基团。 ➢ 其催化活性对底物的Asp有特异性要求，Caspase以活
性很低的酶原形式合成，通过蛋白酶水解去除氨基端 的一段序列而被激活。 ➢ 活化的Caspase能够特异地水解一套底物，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
2020/12/12
16
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。
2020/12/12
6
二、Caspase家族蛋白酶的结构与功能
2020/12/12
7
人类2020/的12/12Caspase-1和Caspase-3的3D结构（NCBI）8
其它Caspase蛋白酶
2
4
5
6
7
9
10
11
2020/12/12
9
2020/12/12
10
3
图 ： 蛋 白 酶 家 族 的 同 源 性
2020/12/12
13
三、Caspase家族蛋白酶的活化
2020/12/12
14
细胞凋亡过程中Caspase级联效应
NH2
活化的
caspase X
大亚基
切割位点
COOH 未活化的 caspase酶原Y
切割活化
原结构域
小亚基
活化的 caspase Y
活化的caspaseX 较多活化的caspaseY 切割细胞质蛋白
2020/12/12
18
外源途径
Fas Fas
Fas
DD DD
DD
+
DD
DED
FADD
DED
+
Caspase-8酶原
Caspase-3酶原
Fas
DD
DED
DISC
活化的 Caspase-8
活化的 Caspase-3
切割底物，产生效应
2020/12/12
活化的 Caspase-9
内源途径
其他刺 激因素
Bid 剪切的Bid
细胞色素c
Apaf-1
CARD
Caspase-9酶原
凋亡复合体
19
执行Caspase与底物作用方式
执行Caspase的底物约有280种。例：Caspase 激活的DNA酶CAD。
Asp
ICAD CAD
失活状态
有活性的Caspase
CAD + 有活性 切割
I2
17
内源途径
内源性细胞凋亡途径始于线粒体,细胞色素c 从线粒体内释放是关键的一步。在细胞凋亡信 号的刺激下,细胞色素c从线粒体内释放到胞浆 内，胞浆内的细胞色素c在dATP存在下通过Cys 蛋白酶募集域的作用。与凋亡细胞蛋白酶激活 因子Apaf-1结合，募集并激活 Caspase-9，然 后激活下游的效应半胱氨酸蛋白酶,如Caspase2、3、6、7、8、9，启动Caspase的级联反应， 引起细胞凋亡。
Caspase家族及其 在细胞凋亡中的作用
2020/12/12
2011-11-4
1
目 录：
Caspase家族蛋白酶的简介 Caspase家族蛋白酶的结构与功能 Caspase家族蛋白酶在细胞凋亡中的活化 Caspase家族与细胞凋亡的关系
2020/12/12
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你