细胞凋亡信号通路详细

生物信号转导细胞凋亡信号通路2011.5教学内容讲授合计1、生物信号转导概论662、受体及跨膜信号转换443、G蛋白耦联的信号传递通路444、细胞内的信使物质――第二信使445、蛋白激酶和蛋白磷酸酶226、细胞周期调控信号途径227、细胞凋亡信号通路448、细胞信号转导与癌症449、植物生长发育的膜外调节信号转导机制2210、细胞信号转导的研究方法22合计3434生物信号转导主要教学内容•（1）Caspase蛋白•（2）线粒体凋亡通路•（3）死亡受体介导的凋亡通路•（4）p53蛋白•（5）Bcl-2家族蛋白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caspaseCaspase家族与凋亡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裂解靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽键，所以命名为caspase（Cysteineasparticacidspecificprotease），方便起见称之为凋亡酶；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。名称及其别名底物caspase-1（ICE）Pro-IL；pro-caspase3，7caspase-2（Nedd-2/ICH1）caspase-3（apopain/CPP32/Yama）PARP；SREBP；DFF；DNA-PKcaspase-4（Tx/ICH2/ICErel-II）caspase-5（ICErel-III/TY）caspase-6（Mch2）LaminA；keratin18caspase-7（ICE-LAP3/Mch3/CMH-1）PARP；pro-caspase6；DFFcaspase-8（FLICE/MACH/Mch5）caspase-9（ICE-LAP6/Mch6）caspase-10（Mch4/FLICE2）PARPcaspase-11（ICH3）caspase超家族成员及其相应底物★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。★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，但不能通过自催化或自剪接的方式激活；细胞中还具有caspase的抑制因子，称为IAPs（inhibitorsofapoptosisproteins），属于一个庞大的蛋白家族。它们能通过BIR结构域（baculovirusIAPrepeatsdomain）与caspase结合，抑制其活性，如XIAP。Bcl-2家族，结合抑制。Caspase自身以非活化的Procaspase存在，其激活依赖于其他的Caspase在它的天冬氨酸位点裂解活化或自身活化。Caspase-8自剪切活化，激活Caspase-3，Caspase-7成为凋亡的执行者。Caspase-3激活Caspase-6。Caspase可降解结构蛋白、信号蛋白、转录调控蛋白、周期蛋白等等。Caspase还可降解CAD的调节蛋白，释放出CAD，CAD进入细胞核降解DNA。–CAD为caspase-activatedDnase（脱氧核苷酸酶），存在于胞质中。细胞色素释放引起的凋亡（线粒体凋亡通路）死亡受体凋亡通路fas又称作APO-1，TNFR（肿瘤坏死因子受体）和NGF受体家族。1993年人白细胞分型国际会议统一命名为CD95。Fas蛋白（受体）与Fas配体组成Fas系统，二者的结合导致靶细胞走向凋亡。•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（Deathdomain，DD）的胞内区。•Fas的配体FasL（Fasligand）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（Fas-associateddeathdomain）的DD区结合，而后FADD的N端DED区（deatheffectordomain）就能与Caspase-8（或-10）前体蛋白结合，形成DISC(death-inducingsignalingcomplex)，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。=TNFfas又称作APO-1，属TNF肿瘤坏死因子受体和NGF受体家族。1993年人白细胞分型国际会议统一命名为CD95。Fas蛋白（受体）与Fas配体组成Fas系统，二者的结合导致靶细胞走向凋亡。Bcl-2家族◆Bcl-2是一种原癌基因，名称来源于B细胞淋巴瘤/白血病-2(B-celllymphoma/Leukemia-2，bcl-2)。◆bcl-2蛋白，是膜的整合蛋白，主要存在于线粒体外膜、核膜及部分内质网中。◆Bcl-2家族成员都含有1-4个Bcl-2同源结构域（BH1-4），并且通常羧基末端有一穿膜的结构域(transmembraneregion，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：-----抗凋亡的（anti-apoptotic），如：Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1；-----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、PUMA。基因产物功能BCL-2凋亡抑制剂，可和Bax及Bak结合BCL-x其L型抑制凋亡，S型促进凋亡，与Bax及Bak结合BCL-w凋亡抑制剂Bax凋亡促进剂，可与BCL-2，BCL-XL，EIB19K结合Bak凋亡促进剂，亦可作抑制剂，可与BCL-2，BCL-X和E1B19K结合MCL-1凋亡抑制剂Bad凋亡促进剂，与BCL-2和BCL-XL结合Ced-9线虫中的凋亡抑制剂，BCL-2同源物E1B19K腺病毒凋亡抑制剂，与Bax和Bak结合BCL-2家族成员Bcl-2家族引自KatjaC.Zimmermann等2001◆当Caspase8活化后，它一方面作用Procaspase3，另一方面使Bid裂解成2个片段，其中含BH3结构域的C-端片段被运送到线粒体，与Bcl-2/Bax的BH3结构域形成复合物，导致Cytc释放。Cytc与胞质中Ced4同源物Apaf-1（凋亡蛋白酶活化因子apoptosisproteaseactivatingfactor）结合并活Apaf-1，活化的Apaf-1再活化Procaspase9，最后引起细胞凋亡。p53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。在依赖P53蛋白的细胞凋亡中，P53蛋白能特异地抑制Bcl-2的表达，但对Bax的表达则有明显的促进作用。在这些细胞中，P53蛋白的积累和活动引起了细胞凋亡。本章完学习报告•以细胞凋亡通路为主要内容；•内容不要求深度广度，只要说明某个问题/专题即可；建议内容来源于科研文献。•学习笔记请标清楚日期、主题、关键词和参考文献。•讲述自然精炼，能提出问题，也能回答问题；•每人10min叙述＋回答问题。•学习报告内容及提问与答问记录、学习笔记作为成绩评分依据。作业1、阅读p53信号转导图，用文字表述图中所有信息。2、自行查找一幅信号转导图（打印附在作业纸上），表述图中主要信息。信号转导研究方法•免疫共沉淀•荧光共振能量转移（FRET）•荧光漂白恢复•荧光相关光谱•免疫荧光显微技术•电镜显微技术