细胞凋亡主要途径及其相关蛋白

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
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线粒体途径
• 线粒体是细胞生命活动控制中心，它不仅是细胞呼吸链和氧化磷酸化 的中心，而且是细胞凋亡调控中心。 • 研究表明细胞色素C从线粒体释放是细胞凋亡的关键步骤。释放到细 胞质中的细胞色素C在dATP存在的条件下能与凋亡蛋白酶活化因 子1(Apaf一1)结合，使其形成多聚体，并促使半胱天冬蛋白酶与其结 合形成凋亡小体。 • 细胞色素C是线粒体呼吸链的重要组成部分。细胞色素C缺乏时，电 子传递链被阻断，将导致两方面的后果：ATP合成减少及不完全氧化 造成的超氧阴离子(ROS)过度生成，而ROS是诱导凋亡的重要因素。 • 在凋亡因子的刺激下，线粒体释放出不同促凋亡因子如细胞色素C、 Smac（线粒体促凋亡蛋白）等，激活细胞内凋亡蛋白酶Caspase。 我们发现，活化后的Caspase 可以反过来作用于线粒体，引发更大 量线粒体细胞色素C 的释放，构成细胞色素C 释放的正反馈调节机制， 从而导致电子传递链的中断、膜电势的丧失、胞内ROS 的升高以及 线粒体产生ATP 功能的完全丧失。
细胞凋亡途径关系图
Caspase家族
• CAS称凋亡蛋白酶，它是含半胱氨酸的天门冬氨酸特异蛋白酶，是一组对底物 天门冬氨酸部位有特异水解作用、活性中心含半胱氨酸的蛋白酶。目前已发现 该蛋白酶家族共有13个(caspase1~13)，其中起凋亡启动子作用的有caspase8、
9、10，起凋亡效应子作用的有caspase3、6、7。效应子caspase能分解细胞
蛋白，起凋亡执行器的作用。caspases家族在凋亡中起到重要的调控作用，几 乎所有的凋亡都有凋亡酶的参与。现已能确定细胞凋亡的过程实际上是
Caspase不可逆有限水解底物的级联放大反应过程。
•
caspases平时以无活性的酶原形式存在，其激活的途经有二条：①受体激活途
经：即死亡信号(如TNFα等)通过与细胞表面的相应受体结合而激活。②线粒体
线粒体途径
一些凋亡刺激因素如射线、化疗药物等，经过一些目前尚未充分了解 的途径，促使线粒体释放凋亡启动因子(Cyto—C、AIF、Apaf—1)、 Smac和pro-caspase—3入胞质。上述因子通过下述多种机制导致细胞凋 亡：①Cyto—C在dATP存在的情况下，与Apaf—1结合，使Apaf—1暴露 其上的CARD结构域(caspase activation and recruitment domain)，并 与procaspase—9的CARD结合形成凋亡复合体(apoptosome)，导致 procaspase—9激活，后者进一步激活caspase—3，6等，从而诱导细胞 凋亡；②AIF通过促进线粒体释放细胞色素C而增强凋亡信号，并可快速
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
蛋白水解酶的活化（Caspase）→进入连续
反应过程。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
细胞凋亡途径
1、
死亡受体途径
2、
内质网途径
3、
线粒体途径
死亡受体途径
• 一些多肽通过激活受体(如Fas，TNFRl，DR3／Wsl—1)而直接诱导细胞凋亡。这
些多肽属于肿瘤坏死因子(TNF)家族，它们与相应的肿瘤坏死因子受体(TNFR)家
族成员结合，从而在许多的细胞类型中诱导凋亡。其激活途径为：配体与受体结 合后，导致受体的三聚体化(trimerization)。使得受体的胞浆部分与接头蛋白 (adapter protein)Fas—相关死亡蛋白(fas—associated protein with death domain，FADD)和procaspase—8结合，procaspase—8本身具有成熟的 caspase—8酶的1％-2％的活性，聚集后的procaspase—8通过自身或相互之间 的切割产生成熟的caspase—8。caspase—8可激活下游的caspases—3，后者 水解ICAD而活化CAD，从而导致细胞凋亡。caspase—8同时也激活Bcl—2家族 的促凋亡因子Bid(binding interface database)。正常状态下，Bid以非活性方式 存在于胞浆内，当被caspase—8激活后，形成一种截短的Bid(truncated Bid，
激活途径：在死亡信号作用下，线粒体膜受损，释放细胞色素C进入胞浆与凋 亡激活因子、ATP、caspase9等形成复合物，最后使caspase3激活。
Caspase的级联反应
Caspase-9处于Caspase“瀑布式”激活的顶端，Caspase-9酶原
经蛋白酶水解成大小亚单位，在细胞色素C、凋亡蛋白酶活化因子1(Apaf-1)和dATP的参与下形成有活性的二聚体，直接或间接激活下 游的Caspase效应分子Caspase-3，6，7，而激活的Caspase-3，6， 7去分解lamins，PARP(poly ADP-ribose polymeras)等，再激活核 酸内切酶，导致DNA片断化。激活的Caspase-9切割Caspase-3酶原， 使Caspase-3激活，引发caspase级联反应，裂解核蛋白、细胞骨架、 内质网等，造成凋亡典型的形态学改变，如细胞核染色体固缩和裂解， 染色质密度增高，核和胞体分离，形成多个凋亡小体。
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。
内质网途径
• 内质网是细胞内蛋白质合成的主要场所，同时也是Ca2+的主要储存
库。内质网对细胞凋亡的作用表现在两个方面：一是内质网对Ca2+ 的调控，二是凋亡酶在内质网上的激活。 • 当Ca2+平衡态受到破坏或在内质网上积累过多的蛋白质时，能够激 活凋亡酶引起细胞凋亡。 • 研究发现caspase家族中的caspase-12定位于内质网。当内质网钙 离子动态平衡破坏或过多蛋白积聚时内质网可激活caspase-12，活 化的caspase-12可进一步剪切caspase-3而参与内质网途径引起的 细胞凋亡,但在线粒体信号途径和死亡受体途径中都没发现有 caspase-12的激活和参与。这些都表明内质网途径在凋亡中有独特 的作用。
速被巨噬细胞吞噬，无炎性反应；核浓缩，染色质沿核膜凝集，DNA裂
解为180～200bp片段，其电泳图象呈梯状。 细胞凋亡是一把双刃剑。一方面是机体发育的正常过程；另一方面
细胞凋亡过速，则会导致慢性退行性病变；相反如果细胞不凋亡就有可
能导致癌变或对化疗的不敏感。
细胞凋亡途径概述
• 细胞凋亡受到一系列相关基因严格调控。不同的凋亡信号在细胞中
引发不同的凋亡信号转导通路。根据凋亡信号的来源可以将细胞凋 亡信号转导通路分成两条：外源通路(死亡受体通路)和内源通路(线 粒体通路)。这两条通路最后都汇集于下游的效应Caspase，即凋 亡蛋白酶Casapse 的激活。活化Caspase 在细胞中能够切割400 多种底物，如Lamins、信号分子如蛋白激酶、骨架蛋白、DNA修 复酶以及包括调控mRNA剪切、DNA复制的功能蛋白。这些重要蛋 白质的降解和核酸酶的激活最终导致细胞凋亡。 细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段： 接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→