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1、生物信号转导细胞凋亡信号通路,2011.5,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caspase,Caspase 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： 酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性； 裂解靶蛋白位点是
2、天冬氨酸残基后的肽键，所以命名为caspase（ Cysteine aspartic acid specific protease ），方便起见称之为凋亡酶； 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。,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
3、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（inhibitors of apoptosis proteins），属于一个庞大的蛋白家族。它们能通过 BIR 结构域（baculovirus IAP repeats domain）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。
4、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-activated Dnase（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
5、个富含半胱氨酸的胞外区和一个称为死亡结构域（Death domain，DD）的胞内区。Fas 的配体 FasL（Fas ligand）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-associated death domain）的DD区结合，而后 FADD 的 N 端 DED区（death effector domain）就能与Caspase-8（或-10）前体蛋白结合，形成DISC (death-inducing signaling complex )，引起caspase-8、10通过自身剪激活，它们启动 caspase 的级联反应，使caspas
6、e-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-cell lymphoma/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
7、结构域（BH1-4），并且通常羧基末端有一穿膜的结构域 (transmembrane region，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。,BCL-2家族成员,Bcl-2家族 引自Katja C. Zimmermann等2001,当 Caspase8 活化后
8、，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Cyt c释放。Cyt c 与胞质中Ced4 同源物 Apaf-1（凋亡蛋白酶活化因子apoptosis protease activating factor）结合并活Apaf-1，活化的 Apaf-1 再活化Procaspase9，最后引起细胞凋亡。,p53,53 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
9、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,
