病毒学病毒结构组成.ppt

1、病毒与其它微生物的区别,病毒致病过程,四. 病毒与宿主相互关系的探索时期,病毒核酸可以整合到宿主细胞基因组中 DNA是噬菌体的遗传物质 某些病毒感染引起细胞融合 某些病毒引起细胞生长习性和形态特征的转化,转录增强子元件、转录因子与启动子结合 -SV40的研究 RNA聚合酶与启动子识别并进行转录 -腺病毒VA基因的研究 基因在DNA基因组上的位置是不连续的，有内含子存在，转录体需要剪裁，拼接成mRNA -T4噬菌体和腺病毒的研究,mRNA3-端的聚腺苷酸化-痘病毒 首次发现聚腺苷酸化信号-SV40 mRNA5-端的帽子结构和碱基的甲基化作用-呼肠病毒 翻译后的前体经蛋白酶加工裂解成为功能蛋白质，

2、经高尔基体的糖基化以及被蛋白激酶磷酸化的研究-病毒,意义： 1. 揭示了病毒正链RNA基因组复制和基因表达的一种新类型。 2. 对20世纪60年代所形成的中心法则理论的重要修饰和补充。 3. 反转录酶广泛应用于cDNA克隆的技术。,（一） 反转录酶的发现,20世纪70年代 反转录酶的发现-RNA肿瘤病毒,20世纪70年代另一个病毒学研究中最有深远影响的发现。 在对噬菌体与其寄主相互关系的研究中发现的。,(二）限制性内切酶的发现,1972年 P. Berg在斯坦福大学第一次体外构建重组DNA分子，即将噬菌体基因和E.Coli半乳糖基因插入SV40的环状DNA中。 1973年 H.Boyer和S.

3、 Cohen用E.coli质粒pSCIOI(Tetr)上仅有一个EcoR切点的特点与另一个质粒R6-3(Neor)组合成嵌合质粒，转化E.coli后在含四环素和新霉素培养基上选出有Tetr和Neor的新转化子。,Paul Berg(1926-),(三）基因工程的诞生,CMV 立刻早期基因IE的启动子含有增强子、TATAbox、和转录起始位点,载体的一些必要元件如复制原点、启动子、转录增强子、翻译增强子等等大多来自病毒 多种病毒载体的广泛应用。,SV40的poly A,病毒的定义,体积小，结构简单，只有一种类型的核酸，只能在活的、敏感细胞内以复制方式增殖的非细胞型微生物。,病毒大小,测量单位为纳

4、米（nm,为1/1000m） 150nm 大型病毒,病毒形态,多数病毒呈球形或近似球形，杆状，丝状， 少数可为子弹状、砖块状，噬菌体可呈蝌蚪状。,病毒大小,最大的病毒： 大小或直径（纳米） 虫痘病毒 450 牛痘苗病毒 300X250X100 最长的病毒 ：柑橘衰退病毒 2000 甜菜黄花病毒 1250X10 铜绿假单胞菌噬菌体 1300X10,最小的病毒： 口蹄疫病毒 21 乙型肝炎病毒 18 苜蓿花叶病毒 16.5 玉米条纹病毒 12-8 烟草坏死病毒 16 菜豆畸矮病毒 9-11 最细的病毒： 大肠杆菌的f1噬菌体 5X800,病毒体结构模式图,壳粒,衣壳,核心（核样物）,核衣壳,包膜,

5、包膜病毒,包膜子粒,衣 壳 粒(capsomere):,概念：为病毒的最小形态单位，由16个多肽分子折叠缠绕成的蛋白质亚单位（三级结构）。, 不同病毒，多肽分子的组成不同； 简单病毒只有12种衣壳粒， 如：TMV就只含有1种壳粒； 复杂病毒，20种左右 。,衣壳粒的特点:,衣 壳(capsid):,概念:是衣壳粒以对称形式有规律的排列形成的病毒外壳。内包核酸，形状多样。 壳体蛋白是许多亚基借次级键或静电引力互相聚合而成的具四级结构的多聚体。 (2)特点:亚基的组成和数目的不同是区别不同壳体蛋白的标志,核 衣 壳(nucleocapsid):,概念：又称核壳体；病毒蛋白质衣壳与病毒核酸的合称，为

6、病毒的基本结构。,包 膜(envelope),(1)概念：指核衣壳外包裹的由类脂、多糖或蛋白质组成的一层构造较复杂的包膜，亦称被膜或外膜。,包膜的特点:,包膜的结构具有高度稳定性,a.维系病毒体结构； b.保护病毒核酸； c.起始病毒感染所必需（识别）。,包膜的功能:,包膜蛋白的种类:,A 包膜糖蛋白： 概念：主要在包膜外侧，是包膜的重要结构组成。 功能：a. 引起感染的先决条件，为病毒的吸附蛋白。 b. 在病毒进入时发挥作用，与细胞质膜融合。 c. 是病毒表面和受染细胞质膜上的特异抗原 决定簇。 d. 具多种生物学活性。,B.基质蛋白：(有些病毒无）,概念：位于包膜内侧的非糖基化蛋白。 功能

7、：a.支撑包膜，维系病毒结构； b.识别病毒核衣壳，联系核衣壳 与病毒糖蛋白,包膜的形成:, 来源于宿主细胞膜或 核膜: 如流感病毒。, 在宿主细胞内合成： 如痘苗病毒。,刺 突 的 功 能:,a.可启动感染； b.可诱生免疫保护作用； c.可中和抗体； d.可促使病毒从宿主细胞上释放.,病毒的化学组成,单链DNAsingle strand DNA,ssDNA,正链DNA（+DNA）：碱基序列同mRNA的为 正链； 负链DNA（-DNA）：碱基序列同mRNA互补， 可直接作为转录模板 的DNA链为负链。,一般单链DNA只发现了“+”链的，无“-”链的 ！,大肠杆菌噬菌体M13,代表,逆转录病毒

8、,病毒增殖的突出特点是在复制病毒RNA时要通过DNA复制中间型 (DNA replicative intermediate)。并与宿主细胞的染色体整合。,HIV,代表,双链RNAdouble strand RNA, dsRNA,具有正反两条RNA链,轮状病毒A型,代表,单链RNAsingle strand RNA, ssRNA,正链RNA（+RNA）：具有翻译模板活性的链 为正链，即表示其可作为 mRNA模板。 负链RNA（-RNA）：其碱基序列与mRNA互补，称其为负链。,狂犬病毒,人甲型肝炎病毒,代表,储存病毒的遗传信息 控制病毒的遗传变异 控制病毒的增殖 控制病毒对宿主的感染性,核酸功能

9、：,蛋白质（Protein）,概念：为形态完整、成熟的病毒粒子所必需的蛋白质，包括衣壳蛋白、包膜蛋白及组成酶系。 功能: A.构成病毒粒子的外壳,保护核酸; B.决定病毒感染的特异性; C.决定病毒的抗原性; D.构成病毒组成中的酶(部分分解酶、合成酶),其他成分,脂类：磷脂占50-60%，其余为胆 固醇等。 多糖：以糖脂、糖蛋白的形式存 在。 胺类、金属离子。,理化因子对病毒的影响,强烈病毒灭活； 适量病毒变异； 微量病毒保持感染。,理化因素,温度对病毒的影响,高温：对热不稳定，5560摄氏度时， 几或十几分钟灭活；,原因可能为: a. 病毒蛋白质变性，病毒不能吸 附，不 脱壳,酶失活； b

10、. 病毒包膜降解； 70摄氏度以上，核酸分子变性,低温：病毒保持感染性 应用：病毒的实验及保藏均在低温下进行； 快速低温冷冻（-70-190）； 真空冷冻干燥保藏；,pH值对病毒的影响,pH6.08.0 ：稳定， pH5以下或pH9以上：迅速失活； 个别例外，如鼻病毒在pH5.3即灭活， 肠道病毒在pH2.2，24小时仍有活性。,辐射对病毒的影响 X射线，射线，紫外线对病毒均有影响。,病毒的分类,根据毒粒形态、物理化学特性、抗原特性、生物学特性进行分类。 到目前为止，完整的病毒分类学有3个目，9个病毒科，个病毒亚科，4个病毒属，1550种和2404个暂定种。一些属性不很明确的属称暂定病毒属。

11、现在，用于特定展示次序的标准是病毒基因组的本质，已知的病毒根据核酸类型分为九组展示次序：双链病毒，单链病毒，与逆转录病毒，双链病毒，单链病毒，亚病毒病原体（类病毒，卫星病毒和朊病毒）。,优点: 离体条件下,避免机体内的控制机制、激素、遗传因素和免疫状态等复杂因素的影响.,2. 动物病毒动物细胞培养系统,建立高活性的原生质体的分离和培养方法,叶肉细胞,单细胞,原生质体,果胶酶,纤维素酶,3. 植物病毒植物原生质体培养系,植物细胞去掉细胞壁，而仍有代谢活性的 原生质部分称为原生质体。,噬菌体复制周期,动物病毒的复制周期：,吸附（adsorption） 侵入（penetration） 脱壳（unco

12、ating） 生物合成（biosynthesis） 装配和释放,吸附（adsorption）：,病毒粒子与敏感细胞表面特异性受体的接触、结合，分两步。,可逆吸附： 由随机碰撞、布朗运动、静电引 力引起。 不可逆吸附: 病毒粒子与敏感细胞表面特异性 的化学组分形成牢固的结合，病 毒体结构随之发生改变，则吸附 病毒不再感染。,病毒吸附蛋白,病毒表面蛋白质（壳体蛋白或包膜糖蛋白）的性质决定了病毒与敏感的细胞表面受体的特异性结合。这些能够识别细胞受体的病毒体表面结构蛋白分子能吸附于细胞受体，这样的病毒表面结构蛋白称为病毒吸附蛋白（virus attachment protein，VAP）,受体,存在于

13、细胞表面的病毒细胞受体是能被病毒吸附蛋白识别，使病毒特异性地进入细胞，启动感染发生的特殊细胞位点。病毒的细胞受体在很大程度上决定了病毒的宿主范围、组织亲和性，并影响病毒的致病性。,一些不同的病毒利用相同的受体,逆转录病毒和疱疹病毒共用CD4 细小RNA病毒和腺病毒共用CAR,影响受体选择的因素,病毒吸附位点与宿主细胞膜密切接触 存在受体相关信号传导途径 受体干扰,病毒吸附的环境因素,温度：一般认为，在一定范围内，病毒的吸附速率与温度成正比。 离子环境：在一定浓度的阳离子存在的条件下，能够促进病毒对细胞的吸附。 pH：由于病毒与细胞的吸附反应的第一步是以静电引力结合，环境pH对其结合是有影响的，

14、不同的病毒细胞系统吸附反应的最适pH有很大的不同。,侵入（penetration）,包膜病毒的进入,无包膜病毒的进入,直接将基因组注入细胞内,内吞,脱壳 （uncoating）,直接注入 依靠细胞酶 利用病毒自身翻译的酶,生物合成 （biosynthesis）,基因组的复制 非结构蛋白的合成 结构蛋白的合成,病毒生物合成分期进行,病毒基因组早期基因的表达 早期蛋白：参与病毒核酸复制的蛋白；参与改变或抑制宿主细胞大分子合成的蛋白 病毒基因组的复制 病毒基因组晚期基因的表达 晚期蛋白：用于病毒装配的结构蛋白,病毒基因组的复制,单股正链RNA病毒 单股负链RNA病毒 单股双意RNA病毒 双链RNA病

15、毒 逆转录病毒 DNA病毒,不产生亚基因组mRNA的正链RNA,产生亚基因组mRNA的正链RNA,负链RNA病毒,双意RNA病毒,双链RNA病毒,逆转录病毒,装配（assembly）,细胞质内,细胞核内,DNA病毒,出芽的过程,释放release 裂解 出芽,植物病毒的感染,1）植物病毒感染所表现出的特异性与吸 附无关 2）携带病毒的介体在植物上取食（具吸吮 口器的昆虫） 3）自然或人为造成植物细胞壁破损（如 摩擦接种） 4）经植物细胞的胞外连丝进入,增殖后经 胞间连丝扩散,突变,病毒遗传物质核酸的组成或结构 发生改变称为突变,组成：缺失、插入或置换 结构：大段染色体的缺失、重复、移位或倒位,

16、突变产生原因,自发突变 RNA突变率 103 104 DNA突变率 108 1011 诱发突变 紫外线 化学物质,重 组,病毒互相之间的重组 噬菌体Mu、P1、P2、T4尾丝基因的形成明显来源于不同型病毒之间的遗传交换 病毒与宿主基因组之间的重组 几个哺乳动物痘病毒的dUTPase序列与哺乳动物基因组的dUTPase序列而不是与其它痘病毒的dUTPase序列有密切的进化关系。,重 配,当两个或更多基因组分节段的病毒同时感染一个宿主细胞时，节段随机被包装进子代病毒颗粒，使产生的子代病毒包装了来自于多个亲代基因组的节段。,病毒变异相关名词,同义突变、错义突变、无义突变,正向突变 回复突变,无效突变

17、体、温度敏感突变体、蚀斑突变体、 宿主范围突变体、抗原突变体、回复突变体,交叉复活、复感染复活,起 源,起源于自主复制的原始大分子 退行性起源学说 逃逸的细胞遗传成分,进化,变异与选择压力造就了进化,起源于自主复制的原始大分子,可能性依据： RNA具有酶活性 不可能依据： 从未发现过一种自 我复制的RNA生物,退行性起源学说,可能性依据： 现代分子生物学理论 出现之前，形态大小和致 病特性 不可能依据： 现代分子生物学理论 出现之后，基因组及对其 宿主的作用方式,逃逸的细胞遗传成分,可能性依据： 病毒和细胞的编码序 列具有同源性 不可能依据： 宿主细胞没有RdRp,病毒病原学,病毒病原学是病毒

18、在宿主体内致病的过程,入侵 病毒在宿主内的传播 嗜性 病毒感染的形式 病毒感染的传播,入侵,皮肤 呼吸道 胃肠道 泌尿生殖系统 结膜,皮肤,刮 伤、擦 伤、 皮下注射、针 刺、耳穿孔、纹 身、动物叮咬,皮肤感染病毒后皮肤相连的淋巴组织，包括抗原递呈树突状细胞、T细胞、产生细胞因子的角化细胞能携带病毒，引起全身性感染,呼吸道,上皮纤毛细胞运动促进杯状细胞分泌粘液清除呼吸道异物； 克莱拉细胞能产生胰岛素样蛋白酶从而切断诸如流感病毒的血凝素等病毒蛋白； 体液免疫和细胞免疫都能保护宿主免受粘膜感染； 上呼吸道的低温可以抑制很多病毒的复制,胃肠道,pH2.0或更低 为细胞和胰腺细胞分泌多种蛋白酶 胆囊分

19、泌胆碱进入十二指肠 胃和肠道细胞分泌IgA和非特异的抑制病毒感染的成分,一些病毒感染成熟不分裂的吸收性肠细胞 另一些病毒则偏嗜腺管分化的细胞 决定病毒嗜性的是细胞表面的受体,病毒基本以气溶胶或唾液的形式进入呼吸道，病毒感染的位置受颗粒大小的影响，只有颗粒足够小才可以进入肺泡。病毒最初的感染主要发生在上皮表面，随后在细胞间扩散或吸入到机体。,泌尿生殖道,子宫粘液的特性 生殖道分泌物的pH值 尿的化学成分,性活动产生的损伤、尿道上皮的磨损、尿道的外伤，均可造成病毒通过泌尿生殖道入侵。病毒也可通过子宫颈上皮细胞和树突状细胞引起感染。,结膜,溶菌酶 免疫球蛋白 补体系统 乳铁蛋白 -溶素等,结膜炎通常

20、由腺病毒导致，也可由肠道病毒、科萨奇病毒感染引起。埃博拉病毒也可通过结膜途径感染非人类的灵长类动物,病毒在宿主内传播,上皮细胞的极化感染 血液传播 神经扩散 组织侵袭,血液传播,直接进入（叮咬、注射） 入侵处附近繁殖,局部淋巴结,输出淋巴结区,胸腺管或系统循环,神经扩散,通过轴突传输,对狂犬病毒、脊髓灰质炎病毒、单纯疱疹病毒来说，此速度大概是216mm/d,通过突触出芽,组织侵袭,脉管层内皮细胞 通过感染的单核细胞，淋巴细胞，白细胞的血球渗出作用来透过内皮细胞,两种方式：,嗜性,受体 共受体 膜融合蛋白 病毒的基因表达 病毒的入侵位点,病毒感染的形式,急性感染 EV71、SARS 持续性感染

21、HIV、乙肝病毒、单纯疱疹病毒,病毒感染的传播,皮肤 麻疹、疱疹 呼吸道 狂犬病毒、肝炎病毒 肠道 轮状病毒、甲肝病毒 尿 沙粒病毒、汉坦病毒 性传播 HIV、甲肝病毒 母乳 巨细胞病毒 母婴传播 HIV、丙肝病毒 器官移植 乙肝病毒、HIV,宿主因素,遗传决定因素 受体、共受体、膜融合蛋白、酶、免疫、等 其它生理决定因素 年龄、营养状态、吸烟、等,病毒感染细胞的类型,溶细胞感染 病毒感染细胞后，能迅速改变和接管细胞代谢机制，造成细胞的代谢障碍。如抑制细胞大分子合成、改变溶酶体的渗透性以及病毒物质本身的毒性作用，而造成细胞裂解死亡，并将大量干扰性病毒粒子释放至细胞外体液中，形成新一轮感染。 如

22、：EV71,病毒感染细胞的类型,稳定态感染 某些病毒在感染细胞后似乎并不严重影响细胞的生命活动，被感染细胞能正常繁殖。在相当一段时间细胞和病毒同时存在，即使病毒在细胞内大量复制，而且经常由母代细胞传递给子代细胞，细胞机能仍然不被严重破坏。病毒常以出芽的方式释放或呈细胞到细胞的传播。这类相互关系称为稳定态感染。 如：EB病毒,病毒感染细胞的类型,整合感染 某些DNA病毒或某些RNA病毒经反转录酶形成cDNA整合于细胞基因组，并随着细胞的分裂而增殖，这种整合宿主基因组的病毒基因组称为前病毒，这种感染形式被称为整合感染。 如：HIV,病毒感染细胞的类型,在同一生物体内同一病毒感染细胞存在多种感染类型

23、。 如：SV40病毒,病毒感染后细胞病变的主要形式,细胞形态的变化 细胞裂解 膜融合 膜渗透性 包涵体形成 细胞程序化死亡 细胞转化,细胞形态的变化,很多病毒感染细胞能促使一种或多种维持细胞形态的细胞骨架纤维解聚。因为细胞骨架纤维在维持细胞形态上起着重要作用，其含量的减少和结构的破坏将使细胞的形态发生变化，如细胞收缩、变圆。,膜融合,某些囊膜病毒表面存在有利于病毒同宿主细胞膜融合的蛋白质。这种性质同样授予病毒启动临近两个细胞进行融合的能力。,细胞膜渗透性的变化,某些病毒感染能增加细胞质膜对离子的渗透性，例如允许钠离子的流入，增加细胞内钠离子的浓度。因为有些病毒mRNA的翻译比宿主细胞更能耐受高

24、浓度的钠离子，渗透性的增加更有利于病毒mRNA的翻译。,包涵体的形成,包涵体是由大量病毒粒子或病毒的蛋白堆积而成的特殊结构。,细胞程序化凋亡,当病毒感染引起的炎症对身体有害时，细胞程序化凋亡是消除感染细胞的一种机制。,细胞转化,转化是一个细胞的形态的生物化学或生长特征的变化。细胞转化可以诱导肿瘤的产生，但并不是所有转化细胞都会引起肿瘤，细胞转化仅仅是肿瘤发生的第一步。,病毒感染与宿主相互作用的分子生物学机制,病毒感染改变细胞膜表面蛋白的结构 病毒感染抑制或干扰宿主RNA的转录 病毒感染抑制或干扰宿主RNA的加工 病毒感染抑制或干扰宿主RNA的翻译 病毒感染抑制或干扰宿主DNA的复制,宿主对病毒

25、感染的免疫反应,特异性免疫 体液免疫 非特异性免疫 细胞因子 自然杀伤细胞 补体系统,动物对病毒感染的免疫反应由两个方面组成,即非特异性免疫和特异性免疫反应。它们可分为以下三个部分:,病毒逃避宿主免疫的机制,快速杀细胞 干扰、阻断干扰素诱导的蛋白激酶的合成 干扰MHC-I的呈递作用 抗原漂移、抗原转换 分子模仿 伪装,干扰现象和干扰素,干扰现象：病毒在自然条件下是严格的在 细胞内复制，在两个以上病毒 同时感染同一个宿主细胞时往 往可以观察病毒之间相互拮抗 的现象，即一种病毒的复制可 以被另一种病毒的复制所抑制， 这现象称为病毒的干扰现象。,干扰的机制,受体破坏 受体饱和、 受体结构变化、 受体

26、位置被占据 缺损性颗粒的干扰 干扰素,干扰素,干扰素是一类蛋白质，本身不能直接灭活病毒，而是通过激活细胞基因，使细胞产生多种其他效应蛋白质从而阻断病毒的复制，具有广谱抗病毒活性。,干扰素,（二）主要生物学活性 1. 型干扰素 （1）抗病毒和抗肿瘤 1）诱导宿主细胞产生抗病毒蛋白，干扰病毒复制； 2）增强NK细胞对病毒感染细胞和肿瘤细胞杀伤； 3）促进MHC-类分子表达，增强CTL对病毒感染 细胞和肿瘤等靶细胞的杀伤。 （2）免疫调节： 与型干扰素类似。,2. 型干扰素 （1）主要起免疫调节作用 1）活化巨噬细胞； 2）促进APC(s)表达MHC-类分子，提高抗原 递呈能力； 3）促进MHC-类

27、分子表达和增强CTL细胞的杀伤活性; 4) 增强NK细胞的杀伤活性； 5）促进B细胞分化、增殖； 6）抑制Th2细胞分化及细胞因子合成。 （2）抗病毒和抗肿瘤作用(与型干扰素类似)。,干扰素的诱生剂,病毒 双链RNA、囊膜糖蛋白 双链RNA 取决于RNA的二级结构 代谢抑制物 放线菌素D和F放线菌酮,干扰素的信号传递,干扰素的信号传导通过一系列的蛋白质活化，最后诱导特定基因的转录。,干扰素的抗病毒机制,2-5（A）合成酶/RNase途径 依赖于dsRNA蛋白质激酶 Mx蛋白质,病毒对IFN的拮抗作用,迅速关闭和抑制宿主RNA和蛋白质的合成 封闭传导信号 中和IFN,干扰素抗病毒的一般特征,不同

28、IFN参与不同的抗病毒机制 某些病毒基因产物，如dsRNA是IFN抗病毒途径不能缺少的成分 IFN不同的抗病毒途径可以抑制不同的病毒复制 IFN抗病毒作用能发生在病毒生命周期的一个或多个环节,细胞凋亡的含义,多细胞生物的一种生理性细胞死亡的过程； 凋亡过程中，细胞的形态变化是特有的； 凋亡过程中需要性的基因表达和蛋白质合成，特别是酶的合成。,概念：是由一系列基因控制并受复 杂信号调节的细胞自然死亡 的现象。,细胞凋亡和细胞程序性死亡,从严格的词学意义上来说，细胞程序性死亡与细胞凋亡是有很大区别的。 细胞程序性死亡的概念是个功能性概念，描述在一个多细胞生物体中某些细胞死亡是个体发育中的一个预定的

29、，并受到严格程序控制的正常组成部分。 细胞凋亡则是一个形态学的概念，描述一件有着一整套形态学特征的与坏死完全不同的细胞死亡形式。 一般认为凋亡和程序性死亡两个概念可以交互使用，具有同等意义。,分子生物学机制,细胞程序性死亡是细胞之间信号传导的结果之一。环境和发育的刺激通过配体和受体之间的相互作用传递到胞内，即配体携带的信号通过与穿膜细胞受体胞外区域的结合反应到受体的胞内区域，完成信号由胞外到胞质的传递，然后开始胞内一系列蛋白质与蛋白质之间的复杂作用，最后导致凋亡的发生。,凋亡的过程,信号传递阶段 死亡信号的探测 胞外信号（配体与受体的特异结合） 胞内信号（毒素、射线引起的损伤或病毒感染） 下游

30、死亡机制的传递 效应阶段 Caspase的激活最终造成细胞死亡。,凋亡信号转导系统特点, 多样性：不同种类的细胞系统不同 偶联性：与增殖分化的信号系统交叉偶联 同一性：多因素，共用同一系统触发 多途性：同一诱导因素启动多条信号转导 途径,凋亡的激活途径,Fas介导的细胞凋亡 线粒体参与的细胞凋亡,Fas介导的细胞凋亡,富含半胱氨酸,死亡结构域,death effector domain,Caspase 可激活名叫CAD（caspase-activated Dnase）的核酸酶，CAD能在核小体的连接区将其切断，形成约为200bp整数倍的核酸片段。正常情况下CAD存在于胞质中，并且与抑制因子IC

31、AD/DFF-45蛋白结合，不能进入细胞核。Caspase活化后可以降解ICAD/DFF-45，释放出CAD，使它进入细胞核降解DNA。 Caspase可直接破坏细胞结构，如裂解核纤层，核纤层（Lamina）是由核纤层蛋白通过聚合作用而连成头尾相接的多聚体，由此形成核膜的骨架结构，使染色质（chromatin）得以形成并进行正常的排列。在细胞发生凋亡时，核纤层蛋白作为底物被Caspase在一个近中部的固定部位所裂解，从而使核纤层蛋白崩解，导致细胞染色质的固缩。 Caspase可作用于几种与细胞骨架调节有关的酶或蛋白，改变细胞结构。除此之外，Caspase还能灭活或下调与DNA修复有关的酶、mR

32、NA剪切蛋白和DNA交联蛋白。,效应阶段,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。,Caspase家族,Caspase属于半胱氨酸蛋白酶，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，使细胞不可逆的走向死亡。它们均有以下特点：活性中心富含半胱氨酸；对底物天冬氨酸部位有特异水解作用，所以命名为caspase（ cysteine-containing aspartate-spicific protease ），方便

33、起见本文称之为凋亡酶；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。,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，收到信号后，能通过自剪接而激活，然后引起caspase级联反应，如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7,Apaf-1,Apaf-1被称为凋亡酶激活因子-1（apoptotic protea

34、se activating factor-1），在线粒体参与的凋亡途径中具有重要作用，该基因敲除后，小鼠神经细胞过多，脑畸形发育。Apaf-1含有3个不同的结构域：CARD（caspase recruitment domain）结构域，能召集caspase-9；ced-4 同源结构域，能结合ATP/dATP；C端结构域，含有色氨酸/天冬氨酸重复序列，当细胞色素c结合到这一区域后，能引起Apaf-1多聚化而激活。Apaf-1具有激活Caspase-3的作用，而这一过程又需要细胞色素c和caspase-9参与。Apaf-1/细胞色素c复合体与ATP/dATP结合后，Apaf-1就可以通过其CARD结构域召集caspase-9，形成凋亡体（apoptosome），激活caspase-3，启动caspase级联反应。,Bcl-2家族,Bcl-2为凋亡抑制基因，是膜的整合蛋白。它们在线粒体参与的凋亡途径中起调控作用，能控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子的释放。 Bcl-2家族成员都含有1-4个