Caspase家族的研究进展.doc

一课资料网/2012年1月文献研究摘要:半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(caspase 家族成员是近几年来发现的在细胞凋亡过程中起关键作用的酶,对其深入研究有助于揭示细胞凋亡的发生机制,阐明肿瘤抑制的机理。本文主要介绍Caspase 家族的研究近况。关键词:caspase ;肿瘤中图分类号:R730.5文献标识码:B文章编号:1006-0979(201202-0107-01C aspase 家族的研究进展李小艳*指导老师:包素珍*浙江中医药大学(3100532011年11月21日收稿细胞凋亡,亦称程序性细胞死亡,是一种受遗传学机制调控的为维持内环境稳定的细胞自杀过程。现代肿瘤学认为逃避免疫监视是肿瘤发生与发展的重要机制之一。随着对肿瘤细胞凋亡研究的深入,科研人员发现细胞凋亡在肿瘤免疫逃逸中起着重要作用。越来越多的实验证实天冬酰胺特异酶切的半胱氨酸蛋白酶(Caspases在细胞凋亡调节过程中起关键作用1。1Caspase 家族成员1993年Yuan 等发现秀丽隐杆线虫的Ced-3基因与哺乳动物细胞ICE(interleukin-18converting enzyme 存在功能和序列上的高度同源,和Ced-3一样ICE 高表达导致啮齿动物成纤维细胞凋亡2。这引起了人们对这类蛋白酶在凋亡作用中的广泛深入研究。根据ICE 的功能和结构,ICE 今被命名为半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(cysteinyl aspartate spe-clflc protesae ,简称Cas -pase ,目前已经发现caspase 家族至少有14个成员。Caspase 家族具有相似的氨基酸序列、结构和底物特异性,存在于细胞质中,通常以无活性的蛋白酶原形式在细胞内合成和分泌,通过活化发生蛋白水解获得活性。酶原分子由3部分组成,一个N 端前域及一大一小两个亚基,酶原分子激活后.大小亚基解离并重新组装为四聚体形式的活性酶。从而造成细胞凋亡3。2Caspase 酶诱导凋亡的机制细胞凋亡受到严格调控,在正常细胞Caspase 处于非活化的酶原状态,凋亡程序一旦开始,Caspase 被激活,随后凋亡蛋白酶的层叠级联反应,以不可逆的形式发生。2.1死亡受体路径:细胞凋亡的死亡受体途径(内部途径是通过细胞膜上的死亡受体激活半胱氨酸蛋白酶Caspase 。死亡受体包含一明显的细胞质区域,由80个氨基酸残基构成,该区有重要的蛋白水解功能,这个区域被称为“死亡区域”由于死亡受体分子中的死亡结构域(death domin .DD有相互积聚的倾向,靶细胞表面的死亡受体与配体结合后从而导致死亡结构域(deathdomain ,DD 与连接蛋白(fas2associated death domain pro2tein ,FADD 碳末端的DD 结合,从而激活caspase2、8,进行自身水解而成为具有水解活性的蛋白酶,然后可以依次水解其下游的同源酶(如pro -caspase-7等,最后激活其效应器酶(通常cas -pase-3而导致细胞死亡4。2.2线粒体路径:胞质内的线粒体途径是通过释放细胞凋亡因子激活半胱氨酸蛋白酶Caspase 。它始于线粒体,在细胞凋亡信号的刺激下,细胞色素C 从线粒体内释放到胞浆内,胞浆内的细胞色素C 在dATP 存在下通过半胱氨酸蛋白酶募集域的作用。与凋亡细胞蛋白酶激活因子Ap 1结合,募集并激活caspase-9,然后激活下游的效应半胱氨酸蛋白酶如caspase-2、3、6、7、8、10,启动caspase 的级联反应,引起细胞凋亡5。3Caspase 抑制剂能抑制Caspase 酶活性的化合物可分为三类:天然的Caspase 酶抑制剂、人工合成的Caspase 酶抑制剂与拮抗Caspase 酶作用的抑制剂。天然抑制剂主要见于一些病毒产生的蛋白,如CrmA (Cy .tokine Response modifier A 、p35等;人工抑制剂主要是其活性中心抑制物,如Ac-DEVD-CH0、zVAD-fmk 等;拮抗作用的有Bcl-2、Bel-XL 等。3.1天然的Caspase 酶抑制剂:P35基因最早发现于苜蓿银纹夜蛾的核型多角体病毒(Autographa californica NPV ,AcMNPV 基因组,具有抑制病毒诱导的细胞凋亡和恢复病毒能力的功能。P35通过抑制Caspase 的活性而抑制细胞凋亡,Caspase 需水解后才能被活化而导致细胞的凋亡,因此调节Caspase 酶原的活化过程对是否产生细胞凋亡起着关键性的作用。在体内杆状病毒P35蛋白能阻断该酶的活化,其作用方式是通过阻断Caspase 酶大亚基的断裂,抑制其成熟,从而抑制细胞凋亡的发生6。3.2人工合成的Caspase 酶抑制剂:张红卫,王捷等用不同浓度的重组可溶性FasL 或穿孔素加不同浓度的重组粒酶B 诱导体外培养肝细胞的凋亡,检测肝细胞凋亡的百分率及肝细胞凋亡的效应酶Caspase3的活性,证明了Caspase 抑制剂(ZVAD-fmk 对体外培养的肝细胞具有明显的抗凋亡作用7。3.3拮抗Caspase 酶作用的抑制剂:研究表明,在caspase 酶原激活的过程中或在此之前。Bcl-2和Bcl-xL 发挥其抗凋亡作用。Bel-2基因及其蛋白产物首先使染色体受损的细胞免于凋亡,获得永生性,此类细胞的积累在增殖基因和生长抑制基因的共同调控下,可发展为肿瘤。例如细胞凋亡抑制因子Bcl-2的高表达可阻止肺癌细胞的生长和发展8。4Caspase 与肺癌的关系王艳,宋英9等研究发现小细胞肺癌(small cell lung cancer ,SCLC 与非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer ,NSCLC 中,阴性患者Caspase-3的表达率显著高于阳性患者;王强,杨志雄10等研究表明肺癌能通过Fas 、FasL 与Caspase-3的表达下调,逃避机体免疫监视以促使肿瘤发生发展。总之细胞凋亡是细胞在各种死亡信号刺激后发生的一系列瀑布式激活的主动性细胞死亡过程,由Caspases 介导细胞凋亡的信号传导途径也已被认同。Caspase 家族的研究,对于了解细胞凋亡途径及各种相关疾病的诊治和药物的开发有重要作用。参考文献1李超,伏圣博,等.细胞凋亡研究进展J.世界科技研究与发展,2007,29(3:45-53.2易铁男.Caspase 家族与细胞凋亡的研究进展J.国外医学肿瘤学分册,2001,02.08;28(1:39-42.3戴昕,李占全,冀林华.凋亡相关蛋白Caspase 研究进展J.中国现代医药杂志,2010,12(4:130-132.4易铁男.Caspase 家族与细胞凋亡的研究进展J.国外医学肿瘤学分册,2001,02.08;28(1:39-42.5戴昕,李占全,冀林华.凋亡相关蛋白Caspase 研究进展J.中国现代医药杂志,2010,12(4:130-132.6余倩.杆状病毒凋亡抑制基因的研究进展J.生物技术通报,2011,(2:33-36.7张红卫,王捷,宋尔卫,等.Caspase 抑制剂对体外培养肝细胞的抗凋亡作用J.中华普通外科杂志,2004,19(11:696-698.8曾慈梅,徐海霞.VEGF 和Bcl-2在非小细胞肺癌中的表达J.中国热带医学,2009,9(9:1