细胞凋亡途径

细胞的凋亡

凋亡抑制蛋白(inhibitors of apoptosis , IAPs)是细胞内一类独特的抗凋亡蛋白家族,包括XIAP，c-IAP1，c-IAP2，神经元凋亡抑制蛋白(NIAP) ,ML-IAP, Apollon和survivin。IAPs通过在体外或体内抑制不同的caspases而抗细胞凋亡。与其他的可抑制上游 caspases的蛋白不同, IAPs是唯一的内源性 caspase 抑制物【1】。

Survivin(生存素)是凋亡抑制蛋白家族中的成员，是迄今发现最强的凋亡抑制因子，于1997年由耶鲁大学Alfieri【2】等用效应细胞蛋白酶受体1(effector-cell protease receptor 1, ERP-1)在人类基因库的杂交中分离出来，Survivin大量表达于胚胎及婴幼儿组织中，在正常的分化组织中几乎检测不到【3】，然而却在60余种肿瘤细胞株和大部分人体肿瘤组织过度表达。

1.Survivin的分子结构

IAP家族蛋白一般在N末端含有 2～3个串联的含有 Cys/ His的保守冠状病毒IAP重复序列结构域(Baculovirus IAP Repeat, BIR)，发挥着极为重要的凋亡抑制作用。IAPs家族发挥抗凋亡作用的机理是通过BIR功能区之间的连接序列直接与Caspases家族蛋白结合，抑制细胞凋亡的发生。多数IAPs的C末端还含有一个环指状结构域(RING-finger domain)能够与两个锌原子形成配位键。这一锌指结构对于IAPs家族蛋白抗凋亡的功能密切相关。只有包含BIR2功能区的IAPs蛋白分子才具有结合和抑制死亡蛋白酶的功能，单一BIR1， BIR3或环指结构以及它们的任意组合蛋白体均无此效应。

Ambrosini 等【4】测定并绘出了Survivin基因完整的基因图谱，全长14796 bp，位于距离端粒约3%的位置。Survivin 基因与EPR-1 基因的编码区序列高度互补，位于染色体17q25的同一基因族，含有3个内含子和4个外显子，编码产生1个由142个氨基酸组成的胞浆蛋白，分子量约为16. 5kD。Survivin只含有一个BIR区域，C末端有一个α卷曲螺旋结构，不含环指状结构域【5】。

Survivin是唯一具有剪接异构体的IAP基因，一个是序列中缺少外显子3的survivin-ΔEX3；另一个是把部分内含子2作为隐蔽的外显子的survivin-2B。两者序列的改变导致了相应蛋白质结构和功能发生了显著变化，survivin-ΔEX3仍保留抗凋亡特性，survivin-2B抗凋亡功能则显著下降[6]。2004年Badran A等[7]发现survivin的另一新剪接异构体survivin-3B，survivin-3B 含有5个外显子，比survivin多3B外显子， survivin-3B包含单一的BIR，这对于其抗调亡作用致关重要。最近，包含两个外显子，3'为197bp的内含子的survivin-2α发现【8】。其终止密码在第2内含子，编码产生74个氨基酸的蛋白质。survivin的剪接异构体的功能尚不清楚，初步认为survivin-ΔEX3与线粒体依赖性凋亡通路有关，另外，证实survivin-2α能减弱survivin的抗凋亡活性[7]。

Survivin的异构体如图1。

图1：Survivin 异构体外显子结构Survivin基因片段有4个外显子；Survivin-2B 则在2,3

号外显子间多出2B外显子；Survivin-ΔEX3显示3号外显子缺失，并且读码框架延伸至ORF 的3'非翻译区（3'UTR）；Survivin-3B除含survivin常规片断所有的外显子外，在3,4号外显子之间多一外显子3B。 survivin-2α包含两个外显子，3'为197bp非翻译区（3'UTR）。

Survivin与其他 IAP家族成员不同有以下三点，① 哺乳动物的IAPs中往往含有重复 2～3次的BIR单元，这一序列是其凋亡抑制作用的基本要素，而 survivin 是迄今发现的IAPs中惟一的含单个BIR单元的成分；② Survivin 的BIR中含有对抑制凋亡有重要作用的氨基酸残基Pro、Trp和cys，survivin 通过这些残基与caspase-3 和caspase-7 结合抑制caspase的活性，阻止多种凋亡信号诱导的细胞凋亡；③survivin中还含有一个独特的由42个氨基酸严格排序形成的双螺旋区域。其可能与survivin的抗凋亡功能有关。

2. Survivin组织分布

Survivin的分布不同于凋亡抑制蛋白家族其它成员，与IAPs在正常成人组织中广泛分布的模式相反，生理状态下，在成人除子宫内膜组织、胎盘、胸腺、结肠基底内皮细胞【9】、血管再生术时的神经干细胞【10】中发现存在不同程度的survivin基因表达外，大多数组织均测不到survivin基因表达，它只分布于胚胎组织和肿瘤组织。Survivin 在绝大多数肿瘤组织中表达，包括肺癌，乳腺癌，结肠癌，胃癌，食管癌，胰腺癌，肝癌，膀胱癌，子宫癌，以及卵巢癌，非霍其金淋巴瘤，白血病，神经母细胞瘤，脑瘤，嗜铬细胞瘤，软组织肉瘤，黑色素瘤和其他皮肤癌。【9】并且发现survivin的表达也发生在癌前病变的组织中。研究表明survivin的表达增高出现在肿瘤发展的早期 ,并且在发生侵袭前就可出现表达上升[11]。随着肿瘤的发展，Survivin的表达量也随之增高 ,与 Survivin能够抑制肿瘤细胞的凋亡、促使肿瘤发展有关。Survivin的表达与肿瘤患者的耐药性、预后及5年生存率呈正相关。

3. Survivin调控细胞周期

Survivin 的表达与细胞增殖有关,能够同时调控细胞增殖和凋亡。Kobayashi等[12]发现，有细胞增殖的组织均有 survivin的表达。Survivin在胚胎组织中规律性表达，从而促进细胞的生长、分化。Survivin是已知的 IAP家族中惟一与纺锤体微管相关的蛋白质 ,有丝分裂的纺锤体对有丝分裂早期的染色体分离起重要作用 ,它具有监测有丝分裂纺锤体聚集的作用，survivin的表达存在细胞周期调控依赖性，在G2/M期其表达显著升高，与有丝分裂纺锤体微管蛋白，着丝点胞内中心体相关【13】。在有丝分裂初期， survivin 可能是通过其梭基端的卷曲螺旋与组成有丝分裂纺锤体的微管蛋白特异性结合 ,与细胞周期调节因子CDK4 形

成 survivin-CDK 4 复合体 ,使得 p21从与CDK4的复合体中释放出来与线粒体caspase-3 结合，间接抑制其活性 ,而阻止细胞凋亡 ,使caspase-3 不能有效地水解微管结构蛋白 ,因而维持了

纺锤体的完整性 ,确保细胞有丝分裂正常进行 ,从而导致多核细胞纺锤体蓄积【14】。如干扰