介導(dǎo)細胞凋亡的信號通路

1、1第一講： 介導(dǎo)細胞凋亡的信號通路 2 課題內(nèi)容：課題內(nèi)容：1 1、細胞凋亡的概念、細胞凋亡的概念2 2、 3一、概念：細胞凋亡細胞凋亡是指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主的有序的死亡。不是一件被動的過程，而是主動過程。 即細胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）4n細胞凋亡與壞死的區(qū)別細胞凋亡與壞死的區(qū)別壞死壞死（病理性）凋亡凋亡（生理性）生化特點被動，無新蛋白合成，不耗能 主動，有新蛋白合成，耗能形態(tài)變化細胞結(jié)構(gòu)溶解、破壞、細胞腫脹 胞膜及細胞器相對完整細胞皺縮，核固縮炎癥反應(yīng)溶酶體破裂，炎癥反應(yīng)溶酶體完整，無炎癥反應(yīng)DNA電泳彌散性降解，電泳呈均一DNA

2、片狀 DNA片段化（180-200bp），電泳呈“梯”狀條帶凋亡小體 無 有基因調(diào)控 無 有56凋亡時細胞的形態(tài)學(xué)改變凋亡時細胞的形態(tài)學(xué)改變空泡化固縮出芽邊集凋亡小體 1、形態(tài)學(xué)特征：、形態(tài)學(xué)特征：二、 72、生化特征、生化特征：胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高。DNA內(nèi)切酶活性被激活升高，雙鏈DNA在核小體之間切斷形成10185bp為基數(shù)的有序片段。型谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶和需鈣蛋白酶（Calpain）活性升高。8細胞凋亡的生化改變細胞凋亡的生化改變 DNA的片段 化斷裂 蛋白質(zhì)的降解 典型凋亡細胞DNA瓊脂糖凝膠電泳（呈現(xiàn)梯狀條帶）9 接受接受凋亡信號凋亡信號 凋亡調(diào)控分子間的相互作用凋亡調(diào)控分子間的相互作

3、用 蛋白水解酶（蛋白水解酶（caspasescaspases）的活化）的活化 凋亡的級聯(lián)反應(yīng)凋亡的級聯(lián)反應(yīng)10重點：重點：介導(dǎo)細胞凋亡的信號通路機制信號通路信號通路（哺乳動物）受體介導(dǎo)的細胞凋亡途徑受體介導(dǎo)的細胞凋亡途徑傳統(tǒng)信號介導(dǎo)傳統(tǒng)信號介導(dǎo)線粒體線粒體介導(dǎo)介導(dǎo)其他介導(dǎo)途徑其他介導(dǎo)途徑 線粒體在細胞凋亡中發(fā)揮著主開關(guān)的作用線粒體在細胞凋亡中發(fā)揮著主開關(guān)的作用,被形象被形象地稱為細胞凋亡的地稱為細胞凋亡的“燃燒室燃燒室”，也是細胞凋亡的，也是細胞凋亡的又一又一“戰(zhàn)場戰(zhàn)場”。 1112線粒體控制細胞死亡的證據(jù)線粒體控制細胞死亡的證據(jù) 在細胞死亡前都有線粒體膜通透性改變線粒體膜通透性改變 原凋亡效

4、應(yīng)物原凋亡效應(yīng)物（proapoptotic effectors）可作用可作用于線粒體膜于線粒體膜； Bcl-2家族中抑制凋亡的成員能與線粒體膜蛋白家族中抑制凋亡的成員能與線粒體膜蛋白產(chǎn)生交叉反應(yīng)，產(chǎn)生交叉反應(yīng)，而抑制細胞凋亡； 通過特異性藥物抑制線粒體膜的通透性可阻止或抑制線粒體膜的通透性可阻止或延緩細胞死亡；延緩細胞死亡； 無細胞系統(tǒng)（cell-free system）已分離出分離出一些線線粒體蛋白粒體蛋白，它們具有水解酶具有水解酶（如caspase和nuclease）活性活性。13線粒體線粒體介導(dǎo)的細胞凋亡途徑介導(dǎo)的細胞凋亡途徑一、關(guān)鍵分子： cytc （細胞色素C）幻燈片幻燈片25 細胞

5、色素細胞色素C的釋放的釋放是凋亡發(fā)生的關(guān)鍵事件，是凋亡發(fā)生的關(guān)鍵事件， 也是線粒體參與凋亡的也是線粒體參與凋亡的主要方式主要方式 14線粒體外膜線粒體外膜通透性通透性增高增高胞質(zhì)中出現(xiàn)胞質(zhì)中出現(xiàn)Cyt C與細胞漿中成分作用與細胞漿中成分作用激活激活caspases誘導(dǎo)細胞凋亡的發(fā)生誘導(dǎo)細胞凋亡的發(fā)生如染色質(zhì)濃縮和核碎裂如染色質(zhì)濃縮和核碎裂15cytc釋放的具體機制有兩種途徑：釋放的具體機制有兩種途徑： （一）、線粒體釋放（一）、線粒體釋放cyto c , 受受Bcl-2 蛋白蛋白 家族家族調(diào)控調(diào)控 幻燈片幻燈片 32 1、Bcl-2、Bcxl 與與VDAC結(jié)合結(jié)合,通道關(guān)閉通道關(guān)閉; （備注：

6、（備注：VDAC 是外膜離子通道，是外膜離子通道， 也是也是cyto c 釋放的通道）釋放的通道）2、 Bax、Bak 能加速能加速VDAC 開放開放, cytc釋放。釋放。16細胞凋亡的兩條通路：膜受體通路、線粒體通路細胞凋亡的兩條通路：膜受體通路、線粒體通路173. 3. P53P53與細胞凋亡（與細胞凋亡（腫瘤抑制基因腫瘤抑制基因） P53P53的產(chǎn)物主要存在于的產(chǎn)物主要存在于細胞核細胞核內(nèi)，在依賴內(nèi)，在依賴P53P53蛋白蛋白的細胞凋亡中，的細胞凋亡中，P53P53基因是通過調(diào)節(jié)基因是通過調(diào)節(jié)Bc1-2Bc1-2和和BaxBax基因的表達來影響細胞凋亡的基因的表達來影響細胞凋亡的。P5

7、3P53蛋白能特異蛋白能特異地抑制地抑制Bc1-2Bc1-2的表達，相反對的表達，相反對BaxBax的表達則有明顯的表達則有明顯的促進作用的促進作用。研究表明，。研究表明，P53P53蛋白是蛋白是BaxBax基因的直基因的直接的轉(zhuǎn)錄活化因子。在這些細胞中，接的轉(zhuǎn)錄活化因子。在這些細胞中，P53P53蛋白的蛋白的積累和活動引起了細胞凋亡。積累和活動引起了細胞凋亡。18194、活性氧（活性氧（ROS）的生成增加、的生成增加、Ca 2+內(nèi)流內(nèi)流增加也以促進增加也以促進Cyt C的釋放的釋放 ，從而導(dǎo)致細胞損傷。從而導(dǎo)致細胞損傷。 20二、線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(PTP) 開放開放 線粒

8、體通透性線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔轉(zhuǎn)換孔(PTP) 開放開放 膜電位崩潰、外膜破裂膜電位崩潰、外膜破裂內(nèi)膜通透性增加內(nèi)膜通透性增加線粒體基質(zhì)膨脹線粒體基質(zhì)膨脹外膜皺襞少，表面積小，易破裂外膜皺襞少，表面積小，易破裂釋放膜間促凋亡蛋白釋放膜間促凋亡蛋白誘導(dǎo)細胞凋亡誘導(dǎo)細胞凋亡2122三、線粒體介導(dǎo)的細胞凋亡的其他途徑：三、線粒體介導(dǎo)的細胞凋亡的其他途徑：1、射線或神經(jīng)酰胺等，破壞線粒體內(nèi)電子射線或神經(jīng)酰胺等，破壞線粒體內(nèi)電子 傳遞和能量代謝，細胞凋亡。傳遞和能量代謝，細胞凋亡。2、釋放、釋放DPF（death promoting factor） 即死亡促進因子。即死亡促進因子。3、釋放氧自由基、釋放氧自

9、由基4、線粒體膜滲透性改變，線粒體內(nèi)高滲、線粒體膜滲透性改變，線粒體內(nèi)高滲 狀態(tài)細胞骨架蛋白受壓狀態(tài)細胞骨架蛋白受壓凋亡凋亡 23知識拓展：知識拓展：細胞凋亡與人類疾病 細胞凋亡受抑制有關(guān)的疾病 惡性腫瘤:濾泡性淋巴瘤、乳腺癌、等白血病 自身免疫性疾?。合到y(tǒng)性紅斑狼瘡、腎炎 病毒感染性疾?。合俨《静　⑩艺畈《静?細胞凋亡增多有關(guān)的疾病 艾滋?。?神經(jīng)變性性疾?。涸缋闲赃t呆、帕金森病、小 腦退化病 骨髓發(fā)育不全性疾病 缺血性疾病24如何辯證的看待細胞凋亡的意義，如何辯證的看待細胞凋亡的意義，以及研究細胞凋亡的信號通路的以及研究細胞凋亡的信號通路的前景，你能說一說嗎？前景，你能說一說嗎？2526一

10、、死亡受體的信號途徑 參與死亡受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的接頭蛋白： （死亡結(jié)構(gòu)域蛋白death domain protein） TRADD：TNF受體相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白 TNF+TNFRI（死亡結(jié)構(gòu)域）+ TRADD細胞凋亡 FADD：Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白 FasL+Fas （死亡結(jié)構(gòu)域） +FADD 細胞凋亡 RIP：受體相互作用蛋白 CRADD：含有死亡結(jié)構(gòu)域的caspase和RIP接頭蛋白 MADD：活化MAP激酶的死亡結(jié)構(gòu)域蛋白27細胞凋亡的膜受體通路 FASL+FAS +FADD 凋亡誘導(dǎo)復(fù)合物（凋亡誘導(dǎo)復(fù)合物（DISC） 胞質(zhì)中游離的胞質(zhì)中游離的caspase8聚集到這個復(fù)合物上聚集到這個

11、復(fù)合物上 細胞有足夠細胞有足夠caspase8 細胞細胞caspase8濃度不夠濃度不夠 死亡受體活化，死亡受體活化， 切割切割Bid tBid從胞質(zhì)到線粒體從胞質(zhì)到線粒體 細胞凋亡細胞凋亡 CtyC 釋放釋放28二、傳統(tǒng)傳統(tǒng)信號介導(dǎo)的細胞凋亡二、傳統(tǒng)傳統(tǒng)信號介導(dǎo)的細胞凋亡1、G蛋白信號途徑：2、cAMP信號途徑：3、酶蛋白信號通路：4、Ca2+濃度與細胞凋亡：29Mitochondria in ApoptosisMitochondria in Apoptosis 30 四、其他途徑：四、其他途徑：1、T細胞受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。2、粘附因子與細胞凋亡。3、活性氧與細胞凋亡。4、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導(dǎo)的細胞凋

12、亡。31cytc是第一種被發(fā)現(xiàn)的線粒體釋放促凋亡蛋白釋放促凋亡蛋白，是線粒體呼吸鏈的重要組成部分。正常情況下cytc是一個定位于線粒體膜間隙的水溶性蛋白，穩(wěn)定地結(jié)合于線粒體內(nèi)膜，不能通過外膜。 幻燈片 1332備注：備注：Bcl-2 蛋白家族的三級結(jié)構(gòu)分析顯示蛋白家族的三級結(jié)構(gòu)分析顯示,它們它們具有成孔道的結(jié)構(gòu)域具有成孔道的結(jié)構(gòu)域,Bcl2xl 、Bcl-2、Bax、Bid 等均可結(jié)合到人工膜上等均可結(jié)合到人工膜上,形成離子通道形成離子通道 。 幻燈片 1533341、Bcl-2 如在線粒體外膜上如在線粒體外膜上高表達高表達,一方面一方面 與與Bid、Bax 結(jié)合結(jié)合,抑制抑制cyto c 釋放釋放的正反的正反 饋機制饋機制;另一方面另一方面,它有它有“質(zhì)子泵質(zhì)子泵”的功能的功能,使使 線粒體內(nèi)呼吸產(chǎn)生的線粒體內(nèi)呼吸產(chǎn)生的H+ 外泵至胞漿外泵至胞漿,維持維持跨膜電位跨膜電位m ,減少活性氧減少活性氧 生成生成,抑制凋亡抑制凋亡。 幻燈片幻燈片 15 352、在細胞存活狀態(tài)下、在細胞存活狀態(tài)下,Bax 以以BH3 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域與與Bcl-2 及及Bcl2xl 的的BH3 結(jié)構(gòu)域形成異質(zhì)結(jié)