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细胞凋亡:三支部队和三种战略

·导语·

细胞凋亡,是人体调节的重要方面,过多和过少都会影响人体内环境的稳定,涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用。因此人体内有多重机制来保证细胞在正常的范围内凋亡。

我们都造,细胞凋亡过少,就招来了肿瘤君。

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细胞凋亡过多,就导致老年痴呆。

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然而细胞凋亡,可不是细胞被简单粗暴的咔嚓掉(那是细胞坏死),它是优雅地老死的一个过程。

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花样式凋亡:

兵分三路

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细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段: 接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→调节蛋白水解酶的活性(Caspase)→进入连续反应过程。

由于细胞凋亡启动阶段的不同,其可分为三条主要通路,即线粒体通路、内质网通路、死亡受体通路。

细胞的凋亡就像细胞内各种凋亡相关分子因为不满现状,一起揭竿而起的革命事业。他们兵分三路,第一支军队的据点是线粒体,走的是线粒体通路,即通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活 Caspase。

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这一看去像花生的线粒体可是细胞生命活动控制中心,它不仅是细胞呼吸链和氧化磷酸化的中心,而且是细胞凋亡调控中心。

此通路由含BH3 结构域的Bcl-2 家族成员(Bid、 Bad、 Bim、 Harikari 、Noxa等)与另外的结合在线粒体外膜面或存在于胞浆的Bcl-2家族成员(Bax亚家族成员Bax,Bak 等) 相互用(Bcl-2 家族很聪明嘛,里应外合获取情报),导致后者的寡聚并插入线粒体膜,从而引起线粒体膜通透性改变,跨膜电位丢失,这一切都是为了开个洞将间谍细胞色素 C (Cytc)和其他蛋白释放。

间谍分子Cytc 的释放是线粒体凋亡路径的关键步骤(他将重要情报传递给caspase作战部队)。 释放到细胞浆的细胞色素 C在 dATP存在的条件下先跟上级凋亡相关因子 1(Apaf-1)结合,使其形成多聚体,而后通过 Apaf-1 氨基端的 Caspase 募集结构域(caspase recruitment domain , CARD)募集胞质中的作战部队首领Caspase-9 前体,并促使 caspase-9 与其结合形成凋亡小体,被激活的 caspase-9能激活其它兄弟如 caspase-3 和 caspase-7 等,从而诱导细胞凋亡(武装斗争爆发)。此外,线粒体还释放凋亡诱导因子(另一位间谍),如 AIF,参与激活 caspase,促凋亡因子能诱导细胞色素C 释放和凋亡小体的形成。

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内质网络通路:

水陆会军

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内质网通路,即由内质网失常引起,而非以细胞膜或线粒体为靶点的凋亡信号触发。这只队伍分了水陆两路,PERK通路和Caspase7通路。

Caspase7通路:内质网是细胞内蛋白质合成的主要场所,同时也是Ca2+的主要储存库。内质网Ca2+平衡的破坏或者内质网蛋白的过量积累是关键步骤,它们会诱导位于内质网膜的Caspase-12的表达,同时诱导胞质的 Caspase-7 转移到内质网表面。Caspase-7可激活Caspase-12,而激活的Caspase-12 可进一步剪Caspase-3 从而引发细胞凋亡。

另一方面,PERK全名叫蛋白激酶R样内质网激酶,潜伏于内质网膜上,PERK激活后促进真核起始因子eIF2a磷酸化,eIF2a被磷酸化,就能抑制细胞中蛋白质的合成,同时通过活化转录活化因子4上调CHOP基因的表达,活化细胞凋亡途径。

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死亡受体通路:

五勇元帅

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死亡受体通路就是各种外界因素作为细胞凋亡的启动剂,然后通过不同的信号传递系统传递凋亡信号,引起细胞凋亡。死亡受体为一类跨膜蛋白,属肿瘤坏死因子受(TNFR)基因超家族。其胞外部分都含有一富含半胱氨酸的区域 ,胞质区有一由同源氨基酸残基构成的结构,有蛋白水解功能,称“死亡区域”(deathdomain)。

好厉害的第三支军队,这支军队有五名元帅,能文能武,有勇有谋,其中一名出动,敌军就必死无疑,因此名为死亡受体,已知的死亡受体有五种,TFR-1(又称 CD120a 或 p55),Fas(CD95或Apo1),DR3(死亡受体 3,又称Apo3,WSL-1,TRAMP,LARD),DR4和DR5(Apo2, TRAIL-R2,TRICK2,KILLER)。前三种受体相应的配体分别为TNF,FasL (CD95L),Apo-3L (DR3L),后两种均为Apo-2L (TRAIL)。例如配体 FasL可首先诱导 Fas 三聚体化,三聚化的Fas 和 FasL 结合后,使三个Fas 分子的死亡结构域相聚成簇,吸引了胞浆中另一种带有相同死亡结构域的蛋白FADD,在细胞膜上形成凋亡诱导复合物,从而激活caspase8,进而引起随后的级联反应,细胞发生凋亡。

来自:解螺旋·医生科研助手

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