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1、Metacaspase在酵母凋亡过程中的作用 关键词酵母;YCA1;凋亡 AbstractMetacaspaseisakindofmammalcaspaseshomologolecularstructure.Inmammals,apoptosiscanbeactivateddirectlybyagroupofproteases,calledcaspases,thencleavespecificsubstratesandtriggercelldeath.Damagingenvironment,certainintracellulardefectsandh
2、eterologousexpressionofpro-apoptoticgenesinducingdeathinyeastcellsexhibitingtypicalmarkersofapoptosisetacaspase.Metacaspasedeletionmayhinderthedeathmedcelldeath,PCD)是一个高度被协调的细胞自杀过程,其对健康状态的维持和组织功能起决定性作用,细胞凋亡紊乱可导致癌症或神经退行性病变(neurodegenerativedisorders)。 细胞有多种死亡方式,细胞凋亡应指仅仅是形态改变的细胞死亡。
3、这些改变包括细胞聚集,细胞体积变小,染色质浓缩,核断裂,胞质细胞器少有或没有超微结构修饰,磷脂酰丝氨酸外翻,质膜起泡和维持质膜完整性直到凋亡晚期。虽然酵母基因组中没有哺乳动物Bax和Bcl家族的基因类似物,但由Bax介导的酿酒酵母细胞死亡具有典型的凋亡特征,如细胞膜表面的磷脂酰丝氨酸外翻,细胞色素C释放,膜起泡,染色质凝聚和边缘化,DNA断裂。若同时表达Bcl-xL可阻止这些现象发生和细胞死亡[1]。酿酒酵母基因组突变诱导的细胞死亡也具有哺乳动物凋亡细胞的表型特征[2]。酵母细胞死亡涉及的一些基因已被证实为后生动物凋亡调控子。被研究的哺乳动物凋亡级联的一些
4、必要元件的酵母类似物有caspase[3],Omi[4],AIF[5]andEndoG[6],这说明凋亡的基本元素在单细胞有机体中是确实存在并起功能的。随着研究的深入,人们已经认识到,凋亡不仅存在于多细胞生物中,也存在于单细胞真核生物中,近年来,酿酒酵母发生凋亡已被公认。 1Metacaspase Caspases是一组存在于胞质溶胶中的结构上相关的半胱氨酸蛋白酶。其命名由半胱氨酸依赖天冬氨酸的特异性而来。Metacaspase是caspases和paracaspase的同系物。Uren等通过PSI-BLAST研究发现metacaspase和parac
5、aspase。以前的酵母基因组分析表明其不存在caspase,但通过序列比较发现ORFYOR197etacaspase的被命名为MCA1。后来因为YOR197etacaspases在进化上起源于caspases。酵母YCA1具有caspase的保守结构域。虽然保守,但差异是不可避免的。caspase特异性断裂天冬氨酸,其分为起始caspase(caspase8,9,10,12)和效应caspase(caspase3,6,7)2类,而酵母只有YCA1,其在N末端含有1个富含脯氨酸的区域,酵母中的YCA1被激活起始通过水解掉1个12kDa的小亚基。但酵母的me
6、tacaspase和部分植物的metacaspase具有精氨酸、赖氨酸特异性。 虽然酵母YCA1与动物caspase在分子结构和断裂特异性底物上存在一些差异,但它们都介导细胞凋亡过程。YCA1是酵母中迄今发现的仅有的类caspase蛋白,YCA1在外源刺激和内源信号引起的众多凋亡过程中起核心作用。 2生理条件下的酵母凋亡与YCA1的作用 酵母细胞在时序衰老[8]、杀伤毒素产生的生理条件下发生的凋亡需要YCA1。时序衰老死亡的酵母菌显示典型的凋亡特征,如氧自由基的积累和YCA1的活化。通过删除YCA1可增加其长期培养的存活率进而破坏凋亡机制,虽然对整个
7、菌落是不利的[8]。德尔饮食限制一段时间后,即使有可利用的营养,衰老的YCA1缺陷株也不能再生长,使菌落产生严重损伤和大量老细胞。这显示酵母凋亡的生理作用在衰老相关细胞死亡中进行适当细胞的选择起重要作用。对整个种群具有“清洁”效应。 产生杀伤毒素的细胞表型在多种酵母属种中普遍存在,损伤与低分子量蛋白或糖蛋白毒素(杀伤毒素)的分泌相关,其能杀伤敏感的细胞,在第2阶段的受体介导进程中没有细胞间的直接接触。在酵母中发现3个不同的杀伤毒素(K1,K2,andK28),其由细胞质双链RNA病毒编码,作为分泌α/β毒素的前体。在低浓度下,这3个病毒编码酵母毒素诱导凋
8、亡标志的死亡。酵母YCA1和ROS介导这个过程。相反,高浓度诱导坏
