凋亡相关的基因和蛋白.doc

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1、基因是人体最主要的抗凋亡基因。它编码的Bcl-2蛋白主要分布在线粒体外膜、细胞膜内表面、内质网膜及核膜等处。广泛存在于造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、神经细胞及多种肿瘤细胞，但在肝、肾、肺中仅有微量表达。在bcl-2转基因小鼠可观察到细胞凋亡减少、免疫细胞存活延长而增加患脓毒症时的生存率。体内和体外实验都表明bcl-2基因可抑制各种刺激下多种细胞的凋亡。bcl-2的过度表达可防止糖皮质激素、射线等引起的造血细胞凋亡。也可防止撤除神经生长因子或病毒感染后的神经元凋亡。　　Bcl-2抗凋亡的机制目前认为主要有：①拮抗促凋亡基因

2、bax；②抑制促凋亡的蛋白质细胞色素c自线粒体释放到胞质；③阻止胞质中的细胞色素c激活caspase；④有抗氧化及维持细胞内钙稳态等作用。　　bax基因属于bcl-2基因家族，编码的Bax蛋白可与Bcl-2形成异二聚体，对Bcl-2产生阻抑作用。研究发现Bax/Bcl-2两蛋白之间的比例关系是决定对细胞凋亡抑制作用强弱的关键因素，因此认为，bax是极重要的促细胞凋亡基因之一。Bax的表达更为广泛，它可出现在肝细胞、肾小管上皮细胞、呼吸系上皮细胞和支气管平滑肌、血管平滑肌细胞中。　　我们在创伤失血性休克大鼠发现，创伤后1h

3、肝、肾、肺、肠组织中Bax表达显著增强，于创伤后3h达高峰，持续24h以上，并与组织细胞的凋亡发生率显著相关。创伤前后Bcl-2在肝、肺、心、肾、小肠平滑肌细胞中均未表达。我们在肠缺血再灌注损伤大鼠观察到，肝小叶中央静脉周围的血液灌注不良区域肝细胞凋亡多，Bcl-2表达逐渐减弱直至不表达，而外围区表达则增强。付小兵报道，在肠缺血再灌注损伤大鼠，损伤早期细胞凋亡与Bcl-2表达均明显增加，随着再灌注时间延长，Bcl-2表达增多，凋亡减少，肠黏膜结构损伤减轻。提示内在的抗凋亡机制激活，并在减轻组织损伤中起作用。bcl-2基因

4、启动子具有NF-κB的结合位点并受其调控，故NF-κB可活化通过诱导bcl-2及其他抗凋亡基因而阻止细胞凋亡。也可通过刺激IL-1β转化蛋白酶、c-myc和TNF-α基因表达而导致细胞凋亡细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象，是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞，保证了胚胎的正常发育；在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞，保证了机体的健康。和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程，在这一节我们就细胞凋亡的分子机理作简要的介绍。细胞凋亡的途径主要有两条，一

5、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。这些活化的可将细胞内的重要蛋白降解，引起细胞凋亡。一、凋亡相关的基因和蛋白细胞凋亡的调控涉及许多基因，包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。其中研究较多的有ICE、Apaf-1、Bcl-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。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

6、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总是在天冬氨酸之后切断底物，所以命名为caspase（cysteineaspartate-specificprotease），方便起见本文称之为凋亡酶；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。最早发现人类中与线虫ced-3同源的基因[1]是ICE，即：白介素-1β转换酶（Interleukin-1β-convertingenzyme）基因，因该酶能将白介素前体切割为活性分子，故名。通过cDNA杂交和查找基

7、因组数据库，在人类细胞中已发现11个ICE同源物[2]，分为2个亚族（subgroup）：ICE亚族和CED-3家族（图15-6），前者参与炎症反应，后者参与细胞凋亡，又分为两类：一类为执行者（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（autocatalytic）或自剪接的方式激活；另一类为启动者（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caspas

8、e-8可依次激活caspase-3、6、7。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）[3]与caspase结合，抑制其活性，如XIAP。图1