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【四正柏】細胞凋亡的明星分子、熱門通路

 更新時間:2024-09-02 點擊量:459

一、前言

細胞凋亡,屬于細胞程序性死亡(PCD),其實是一種優(yōu)雅而體面的死亡方式。優(yōu)雅,細胞內(nèi)各種凋亡分子齊聚,上演奔向死亡的交響樂。體面,細胞從出生到老死的過程中除了不停地創(chuàng)造著屬于它的價值之外,在奔向死亡的路上有著不同的道路以及引路者也就是明星凋亡分子。本文通過盤點凋亡通路、明星分子、檢測方法,帶你進一步了解細胞凋亡的研究思路。

二、凋亡通路

方式

原理

線粒體通路

Bax 家族與Bcl-2 家族聯(lián)手,改變線粒體膜的通透性,使得跨膜電位丟失并釋放細胞色素 CCyt C)和其他蛋白,誘導(dǎo) Caspase 通路級聯(lián)反應(yīng)。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)失常引起,不是細胞膜或線粒體觸發(fā)的凋亡信號。

死亡受體通路

外界因素作為細胞凋亡的啟動劑,通過不同信號傳遞系統(tǒng)傳遞凋亡信號。

然而細胞并不全是平平安安度過它的一生,內(nèi)源性刺激(細胞生長環(huán)境的改變、生長因子或激素剝奪等)以及外源性刺激Ca2+超載、氧化應(yīng)激過度、pH 過高、線粒體膜電位下降、能量衰竭、藥物誘導(dǎo)等)都可能會啟動細胞凋亡程序和細胞壞死。

【四正柏】細胞凋亡的明星分子、熱門通路

1.細胞凋亡和壞死相關(guān)分子機制

三、細胞凋亡明星分子

關(guān)于細胞凋亡的研究普遍是從以下幾個方面入手:與細胞凋亡相關(guān)的基因,分子,及其調(diào)控機制;細胞凋亡相關(guān)信號通路以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程;細胞凋亡相關(guān)分子之間的相互作用;細胞凋亡相關(guān)研究的臨床應(yīng)用。

由此可見,掌握凋亡相關(guān)基因 —— 凋亡中的「大明星」分子,對進一步研究凋亡的具體機制來說至關(guān)重要。

01

Blc-2 家族

Bcl-2 家族成員包括促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白,它們的比率決定了細胞對各種死亡信號的敏感性。Bcl-2 家族控制著線粒體外膜和內(nèi)膜的通透性,因此是線粒體凋亡途徑主要調(diào)控者,它們通過激活一系列下游基因發(fā)揮調(diào)節(jié)凋亡作用。

抗凋亡成員包括 Bcl-2、C-xlbCL-W、mL-1 B-1/A1,這些蛋白定位在線粒體或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。這些抗凋亡蛋白通過結(jié)合或分解促凋亡蛋白而阻止細胞死亡。

促凋亡成員根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)不同分為兩個亞類:一種為多結(jié)構(gòu)蛋白,如 Bax Bak,但缺少 N BH4 結(jié)構(gòu)域;另一種是單 BH3 結(jié)構(gòu)的 Bcl-2 家族成員,包括 Bik,BimBid,Puma/BBC3 Noxa/APR,而每個成員都介導(dǎo)特定的細胞死亡信號 。

02

死亡受體家族

死亡受體是一組細胞表面標記,屬于腫瘤壞死因子受體超家族。死亡受體家族的胞內(nèi)部分都含約 80 個氨基酸殘基,共同組成介導(dǎo)凋亡的區(qū)域,稱為死亡結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域很重要,可將胞外信號傳遞到胞內(nèi),進而引發(fā)凋亡。

配體與死亡受體相結(jié)合類型主要有 FASL/FASR、TNF-α/THFR1、APO3L/DR3APO2L/DR4、APO2L/DR4/DR5、TRAIL/DR5、DQM3/DR6 等。

03

Caspase 家族

Caspase 活化具有兩種機制,即同源活化異源活化,一般后者是前者的結(jié)果。

通常 caspase-8,-10-2 介導(dǎo)死亡受體通路的細胞凋亡,分別被募集到 Fas TNFR1 復(fù)合物;而 caspase-9 則參與線粒體通路的細胞凋亡,被募集到 Cytc/d ATP/Apaf-1 組成的凋亡體 。

Caspase-10 活化后可裂解并激活 caspase-3 -7,而其本身則由 caspase-8 加工,該基因突變與 IIA 型自身免疫淋巴增生性綜合征、非霍奇金淋巴瘤和胃癌有關(guān)。

【四正柏】細胞凋亡的明星分子、熱門通路

2.  典型的線粒體介導(dǎo)和 caspase 依賴途徑

四、細胞凋亡的檢測指標

那么該如何來檢測細胞凋亡的相關(guān)指標呢?根據(jù)側(cè)重點不同,可以選擇相對應(yīng)的實驗方法來觀察細胞凋亡情況。

觀察角度

實驗方法

基于細胞功能

細胞膜表面磷酯酰絲氨酸檢測

線粒體膜電位檢測

基于生化標記

DNA損傷檢測

凋亡分子標記檢測

基于形態(tài)學方法

電子顯微鏡

細胞核形態(tài)染色

五、四正柏助力細胞凋亡檢測

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