介导细胞凋亡的信号通路.ppt

第一讲： 介导细胞凋亡的信号通路,课题内容： 1、细胞凋亡的概念 2、细胞凋亡的生物学特征 3、细胞凋亡的过程及机制 （介导细胞凋亡的信号通路，重点讲： 线粒体介导的细胞凋亡途径 ）,一、概念： 细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因 控制的细胞自主的有序的死亡。不是一件被动 的过程，而是主动过程。 即细胞程序性死亡 （programmed cell death，PCD）,细胞凋亡与坏死的区别,凋亡时细胞的形态学改变,空泡化,固缩,出芽,边集,凋亡小体,1、形态学特征：,二、 细胞凋亡的生物学特征,2、生化特征：,胞浆内Ca2+浓度升高。 DNA内切酶活性被激活升高，双链DNA在 核小体之间切断形成10185bp为基数的有序 片段。 型谷氨酰胺转移酶和需钙蛋白酶（ Calpain）活性升高。,细胞凋亡的生化改变,DNA的片段 化断裂 蛋白质的降解,典型凋亡细胞DNA琼脂糖凝胶电泳（呈现梯状条带）,三、细胞凋亡的过程及机制,接受凋亡信号 凋亡调控分子间的相互作用 蛋白水解酶（caspases）的活化 凋亡的级联反应,重点：介导细胞凋亡的信号通路机制,信号通路 （哺乳动物）,受体介导的细胞凋亡途径 传统信号介导 线粒体介导 其他介导途径,线粒体在细胞凋亡中发挥着主开关的作用,被形象地称为细胞凋亡的“燃烧室”，也是细胞凋亡的又一“战场”。,线粒体控制细胞死亡的证据,在细胞死亡前都有线粒体膜通透性改变 原凋亡效应物（proapoptotic effectors）可作用于线粒体膜； Bcl-2家族中抑制凋亡的成员能与线粒体膜蛋白产生交叉反应，而抑制细胞凋亡； 通过特异性药物抑制线粒体膜的通透性可阻止或延缓细胞死亡； 无细胞系统（cell-free system）已分离出一些线粒体蛋白，它们具有水解酶（如caspase和nuclease）活性。,线粒体介导的细胞凋亡途径,一、关键分子： cytc （细胞色素C）,幻灯片25,细胞色素C的释放是凋亡发生的关键事件， 也是线粒体参与凋亡的主要方式,线粒体外膜 通透性增高,胞质中出现Cyt C,与细胞浆中成分作用,激活caspases,诱导细胞凋亡的发生 如染色质浓缩和核碎裂,cytc释放的具体机制有两种途径：,（一）、线粒体释放cyto c , 受Bcl-2 蛋白 家族调控 幻灯片 32,1、Bcl-2、Bcxl 与VDAC结合,通道关闭; （备注：VDAC 是外膜离子通道， 也是cyto c 释放的通道） 2、 Bax、Bak 能加速VDAC 开放, cytc释放。,细胞凋亡的两条通路：膜受体通路、线粒体通路,3. P53与细胞凋亡（肿瘤抑制基因） P53的产物主要存在于细胞核内，在依赖P53蛋白的细胞凋亡中，P53基因是通过调节Bc1-2和Bax基因的表达来影响细胞凋亡的。P53蛋白能特异地抑制Bc1-2的表达，相反对Bax的表达则有明显的促进作用。研究表明，P53蛋白是Bax基因的直接的转录活化因子。在这些细胞中，P53蛋白的积累和活动引起了细胞凋亡。,4、活性氧（ROS）的生成增加、 Ca 2+内流增加也以促进Cyt C的释放 ， 从而导致细胞损伤。,二、线粒体通透性转换孔(PTP) 开放,线粒体通透性 转换孔(PTP) 开放,膜电位崩溃、外膜破裂,内膜通透性增加,线粒体基质膨胀,外膜皱襞少，表面积小，易破裂,释放膜间促凋亡蛋白,诱导细胞凋亡,三、线粒体介导的细胞凋亡的其他途径：,1、射线或神经酰胺等，破坏线粒体内电子 传递和能量代谢，细胞凋亡。 2、释放DPF（death promoting factor） 即死亡促进因子。 3、释放氧自由基 4、线粒体膜渗透性改变，线粒体内高渗 状态细胞骨架蛋白受压凋亡,知识拓展：细胞凋亡与人类疾病,细胞凋亡受抑制有关的疾病 恶性肿瘤:滤泡性淋巴瘤、乳腺癌、等白血病 自身免疫性疾病：系统性红斑狼疮、肾炎 病毒感染性疾病：腺病毒病、庖疹病毒病 细胞凋亡增多有关的疾病 艾滋病： 神经变性性疾病：早老性迟呆、帕金森病、小 脑退化病 骨髓发育不全性疾病 缺血性疾病,各抒己见：,如何辩证的看待细胞凋亡的意义， 以及研究细胞凋亡的信号通路的 前景，你能说一说吗？,谢谢,一、死亡受体的信号途径,参与死亡受体信号转导的接头蛋白： （死亡结构域蛋白death domain protein） TRADD：TNF受体相关死亡结构域蛋白 TNF+TNFRI（死亡结构域）+ TRADD细胞凋亡 FADD：Fas相关死亡结构域蛋白 FasL+Fas （死亡结构域） +FADD 细胞凋亡 RIP：受体相互作用蛋白 CRADD：含有死亡结构域的caspase和RIP接头蛋白 MADD：活化MAP激酶的死亡结构域蛋白,细胞凋亡的膜受体通路,FASL+FAS +FADD 凋亡诱导复合物（DISC） 胞质中游离的caspase8聚集到这个复合物上 细胞有足够caspase8 细胞caspase8浓度不够 死亡受体活化， 切割Bid tBid从胞质到线粒体 细胞凋亡 CtyC 释放,二、传统传统信号介导的细胞凋亡,1、G蛋白信号途径： 2、cAMP信号途径： 3、酶蛋白信号通路： 4、Ca2+浓度与细胞凋亡：,Mitochondria in Apoptosis,四、其他途径： 1、T细胞受体信号转导途径。 2、粘附因子与细胞凋亡。 3、活性氧与细胞凋亡。 4、内质网介导的细胞凋亡。,cytc是第一种被发现的线粒体 释放促凋亡蛋白，是线粒体呼吸链的 重要组成部分。正常情况下cytc是 一个定位于线粒体膜间隙的水溶性蛋白， 稳定地结合于线粒体内膜，不能通过 外膜。 幻灯片 13,备注： Bcl-2 蛋白家族的三级结构分析显示,它们 具有成孔道的结构域,Bcl2xl 、Bcl-2、Bax、 Bid 等均可结合到人工膜上,形成离子通道 。 幻灯片 15,1、Bcl-2 如在线粒体外膜上高表达,一方面 与Bid、Bax 结合,抑制cyto c 释放的正反 馈机制;另一方面,它有“质子泵”的功能,使 线粒体内呼吸产生的H+ 外泵至胞浆,维持 跨膜电位m ,减少活性氧 生成,抑制凋亡。 幻灯片 15,2、在细胞存活状态下,Bax 以BH3 结构域 与Bcl-2 及Bcl2xl 的BH