Caspase的非凋亡性作用

Caspase是一类胱天蛋白酶家族。大多数Caspase以半胱氨酸作为裂解底物的亲核基团,通过切割底物蛋白引起细胞凋亡。但是,研究发现Caspase存在非凋亡性作用,即Caspase活化后并不引发细胞凋亡,而是通过剪切不同底物或蛋白质互作,介导其他生物学事件,包括细胞增殖、分化、迁移、存活、形态重塑等。部分细胞的分化依赖于Caspase瞬时或位点局限的激活,细胞形态呈现类似于凋亡(不完全凋亡)的改变。Caspase对信号分子、转录因子的剪切灭活,可发挥转换细胞命运和分化进程的作用。在组织损伤时,应激细胞Caspase活化后,可提高自身防御能力,并通过旁分泌来指导邻近细胞进行补偿修复。因此,Caspase的活化不仅仅是一种细胞死亡信号,它的特定活化还是更改细胞形态、行为、命运的重要应激信号和效应分子。     

Caspase 的活化机制

Caspase是一类与凋亡密切相关的蛋白水解酶家族,以Caspase前体酶原的形式存在大多后生动物的细胞中。Caspase在凋亡信号的作用下首先激活启动型Caspase引发Caspase级联反应,然后通过活化的执行型Caspase裂解特异性底物导致细胞凋亡。Caspase的活化是导致细胞凋亡的中心环节,位于Caspase级联反应上游的启动型Caspase的和下游的执行型Caspase有着明显不同的活化机制。     

细胞凋亡中的Caspase家族

保守的Asp特异性半胱氨酸蛋白酶(Caspase)家族是哺乳动物细胞中程序性死亡(PCD)的介导者和执行者. 原凋亡信号首先活化不同的Caspase启始因子,再由启始因子激活级联下游的Caspase效应分子,最终由效应分子特异地水解细胞中的一系列底物而导致细胞解体.Caspase家族是整个PCD过程的关键元件,它们通过与众多蛋白质(激活因子或抑制因子)的相互作用来调控细胞的生死存亡.     

单宁酸协同顺铂增强肝癌HepG2细胞内质网应激PERK-ATF4通路的激活水平

本文主要研究单宁酸(TA)联合顺铂(CDDP)对肝癌Hep G2细胞内质网应激PERK-ATF4通路的影响,以探究TA协同CDDP抗肝癌的分子机制。用180μM TA、0.9μg/m L CDDP单独用药或者联合用药处理肝癌Hep G2细胞24 h和48 h后,利用实时荧光定量PCR技术(q-RT-PCR)、蛋白免疫印迹(Western Blot)技术检测细胞PERK、p-PERK、ATF4、CHOP、Procaspase3与Cleaved caspase3分子的表达水平。q-RT-PCR及Western Blot结果显示,TA与CDDP联合用药能显著上调细胞PERK、ATF4、CHOP的表达水平和Caspase3的剪切活化水平,下调PERK的磷酸化水平(P0.01或P0.05)。TA协同CDDP增强了肝癌Hep G2细胞内质网应激PERK-ATF4通路的激活水平,其可能是通过激活细胞ERS,促进PERK-ATF4通路相关分子和ERS标志性分子CHOP的表达,抑制PERK的磷酸化,从而促进Caspase3的剪切活化来诱导细胞凋亡的发生。     

TGF-β与Caspase在肿瘤细胞凋亡中的作用

TGF-β（transforming growth factor beta）是一种多功能的多肽类细胞因子,在调节细胞的生长和分化中起重要作用。从分子水平上,在不同的细胞中,TGF-β1刺激细胞凋亡是通过影响p38和ERK1/ERK-MAPK激酶的活性来介导的。Caspase半胱氨酸蛋白酶家族引发的级联反应是胞凋亡过程的中心环节,激活后的下游caspase通过切割特异性底物,导致细胞凋亡。在肿瘤细胞的凋亡过程中,TGF-β和caspase起着十分重要的作用。     

Caspase的活化及其在细胞凋亡中的作用

Caspase是执行细胞凋亡的主要酶类,目前已鉴定的哺乳动物Caspase有14种。Caspase以酶原的形式合成,催化活性很低,必须激活以后才能发挥作用。活化的Caspase通过特异性的裂解一套底物而导致细胞凋亡。与Caspase有关的细胞凋亡通路至少有三种：线粒体／细胞色素c通路、死亡受体通路和内质网通路。Caspase总是与其抑制剂共存,以防止Caspase酶原意外激活而对正常细胞造成损伤。     

Caspase信号通路在双歧杆菌脂磷壁酸诱导结肠癌细胞凋亡中的作用

目的探讨Caspase信号通路在双歧杆菌脂磷壁酸（LTA）诱导结肠癌细胞凋亡中的作用。方法RT-PCR检测经双歧杆菌LTA处理后,结肠癌Lovo细胞中MyD88和FADD mRNA的表达变化;AnnexinV检测经Caspase通用抑制剂（Z-Val-Ala-Asp-FMK）预先处理后,双歧杆菌LTA诱导结肠癌Lovo细胞凋亡率的变化;荧光法检测经双歧杆菌LTA处理后,Lovo细胞中Caspase-8活性的变化。结果经双歧杆菌LTA处理后,Lovo细胞中MyD88的mRNA表达明显升高（P〈0．05）,而FADD信号分子的mRNA表达无明显变化;双歧杆菌LTA能够增强Lovo细胞中Caspase-8的活性（P〈0．05）,且其诱导Lovo细胞凋亡的作用能够被Caspase抑制剂所抑制（P〈0．05）。结论MyD88信号分子在双歧杆菌LTA诱导Lovo细胞凋亡中可能起着承接上游分子TLRs与下游信号分子FADD的作用;而Caspase信号通路可能是双歧杆菌LTA诱导结肠癌Lovo细胞凋亡的主要信号传导途径。     

原虫凋亡中相关酶类研究进展

近年鉴定到Metacaspase、组织蛋白酶B、组织蛋白酶D、核酸酶(Endo G、Tatd、Fen-1)等分子参与了原虫的凋亡,但不清楚这些分子在凋亡信号途径中的位置及相互关系。实验结果显示,Metacaspase可能具有调节原虫凋亡与细胞周期等功能,但是Metacaspase与Caspase的活化方式及作用底物不同,提示原虫存在与多细胞动物不同的凋亡途径;在疟原虫及利什曼原虫中发现其线粒体及溶酶体参与了其凋亡,提示原虫可能具有类似哺乳动物的溶酶体-线粒体凋亡途径;在利什曼原虫和锥虫中发现存在通过核酸酶而不依赖Caspase的凋亡途径。阐明原虫的凋亡机制有助于通过设计新药物诱导原虫凋亡来达到治疗疾病的目的。     

MAPK信号途径及其在水生无脊椎动物的研究进展

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatived protein kinase,MAPK)信号转导途径普遍存在于真核生物,广泛参与细胞生长、分化、生殖、凋亡、应激等多种生理过程。它通过保守的三级激酶级联反应将细胞外信号传递到细胞内,磷酸化底物蛋白或转录因子发挥作用。目前,MAPK途径在哺乳动物的作用机制,尤其是该途径与人类疾病的关系已有大量的研究,但对水生无脊椎动物的研究相对较少。该文综述了目前MAPK在水生无脊椎动物的研究进展,并对今后的研究方向提出建议。     

蛋白激酶C-δ在细胞凋亡中的作用及其分子机制

蛋白激酶C-δ（protein kinase C-δ, PKC-δ）是细胞内重要的信号转导分子,在动物体内广泛表达,具有多种重要的细胞功能,如细胞增殖、死亡和免疫等,尤其在细胞凋亡中扮演重要的角色。在细胞凋亡过程中,PKC-δ可通过构象变化或天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3）剪切等过程被激活。激活的PKC-δ由细胞质向线粒体或细胞核进行转位。被caspase-3切割的PKC-δ,产生具有激酶活性的催化片段（PKC-δ-catalytic fragment, PKC-δ-CF）,作用于下游底物蛋白质,活化促凋亡相关的调控因子,促进细胞凋亡;同时PKC-δ还具有抗凋亡的调控功能。本文对PKC-δ在细胞凋亡中的作用与分子机制及在肿瘤发生与治疗中的作用进行综述,以期为进一步明确PKC-δ在细胞凋亡中的作用机制提供资料。     

Caspase的结构与功能

Caspase是执行细胞凋亡的主要酶类,绝大部分细胞凋亡依赖于Caspase的存在。目前已鉴定的哺乳动物Caspase有14种,它们具有很多共同的特点。Caspase酶原包括3个部分：原域、大亚单位和小亚单位。酶原本身的活性很低,但可以通过不同的方式被激活。一旦原域以及大、小亚单位之间的连结被切除,大小亚单位之间的连结被切除,大小亚单位之间相互作用形成一异二聚体,其中包含一个活性位点;两个异二聚体形成一个四聚体,成为Caspase的活性形式,活化的Caspase是细胞凋亡过程中的关键酶类,通过特异性的裂解底物而发挥其执行细胞凋亡的功能。此外,Caspase还在细胞因子成熟过程中发挥重要作用。     

中药臭灵丹中3, 5-二羟基-6, 7, 3′, 4′-四甲氧基黄酮对人鼻咽癌CNE细胞凋亡的影响及机制

中药臭灵丹中黄酮类化合物3,5-二羟基-6,7,3′,4′-四甲氧基黄酮(3,5-hydroxy-6,7,3′,4′-tetramethoxyflavone,HTMF)体外对多种肿瘤细胞有抑增殖作用,但机制尚未完全清楚.为探讨HTMF对人鼻咽癌CNE细胞凋亡的影响,用MTT法检测HTMF对CNE细胞株的增殖抑制率,倒置显微镜观察HTMF作用于CNE细胞后细胞形态变化,Hoechst 33258荧光染色观察细胞核形态的变化,流式细胞仪检测细胞的凋亡率,Western blot法检测凋亡蛋白Caspase3和Caspase9的变化,流式细胞仪检测线粒体跨膜电位(△准m)值的改变,并用JC-1荧光染料染色,激光共聚焦显微镜观察线粒体膜电位变化.结果显示,分离自臭灵丹的HTMF呈浓度、时间双重依赖性显著抑制CNE细胞的增殖,诱导细胞凋亡,引起线粒体膜电位下降及凋亡蛋白Caspase3和Caspase9的活化.提示:3,5-二羟基-6,7,3′,4′-四甲氧基黄酮对人鼻咽癌CNE细胞的生长有显著的抑制作用,并可通过降低线粒体膜电位激活Caspase9,进而活化Caspase3诱导CNE细胞凋亡.     

血清通过调节mGluR1介导的信号通路调控细胞的生长与凋亡

血清因子能调节细胞的生长与凋亡,但是其分子机制尚不清楚.通过细胞培养基中血清存在与否,研究了代谢型谷氨酸受体1(mGluR1)介导的胞外信号调节激酶(ERK),蛋白激酶B(PKB/AKT)通路的活化及其对细胞生长与凋亡的影响.在过量表达mGluR1的HEK293细胞中,血清饥饿促进了mGluR1对ERK,AKT信号通路的活化;细胞凋亡剂STS应激损伤时,受体激动剂DHPG可降低细胞活性,促进细胞凋亡.在大鼠胶质瘤细胞中,与过表达mGluR1的HEK293细胞的结果相反,血清有助于mGluR1对ERK,AKT通路的活化作用;STS应激损伤时,内源性mGluR1的活化抑制了细胞凋亡.结果表明:血清中存在的细胞因子,通过细胞中表达水平不同的mGluR1受体,调节受体介导的信号通路,从而调控细胞生长与凋亡.本文可能揭示了一种血清调节细胞生长与凋亡的新机制.     

原卟啉Ⅸ-声动力学疗法诱导S180肿瘤细胞的凋亡

采用频率为2.2MHz,声强为3W/cm2的低强度聚焦超声结合原卟啉Ⅸ对S180肿瘤细胞的损伤以及诱导细胞凋亡的发生进行研究,并探讨其作用的分子机制。超声激活原卟啉Ⅸ作用于S180肿瘤细胞处理后,不同时间段取材,通过Annexin V-PI荧光双染观察凋亡细胞的形态学变化;采用TUNEL末端标记法检测细胞凋亡的发生率;利用间接免疫荧光技术和免疫细胞化学技术检测细胞内凋亡相关蛋白Caspase-8、Caspase-3以及死亡底物聚ADP核糖聚合酶[poly(ADP-ribose)polymerase,PARP]的表达活性变化。实验结果显示:超声激活原卟啉Ⅸ可以诱导S180肿瘤细胞凋亡的发生,并且凋亡细胞的比例随着取材时间的延迟明显增加;免疫细胞化学染色表明声动力学处理显著增强了细胞内Caspase-8和Caspase-3的蛋白表达活性,并且其活化程度分别于处理后1h和3h达到最高,而死亡底物PARP也发生时间相关性剪切。研究表明,超声结合原卟啉Ⅸ可以通过诱导细胞凋亡的方式发挥其抗肿瘤活性,其作用的分子机制可能涉及到膜受体介导的Caspase-8、Caspase-3以及PARP依赖性的凋亡信号调节通路     

ICOS通过Survivin维持T细胞分裂及存活

有关T细胞共刺激分子信号转导方面的研究远落后于其功能研究,为探讨T细胞活化后诱导表达的共刺激分子ICOS(induciblecostimulate)维持T细胞存活、抑制活化后T细胞凋亡的作用是否与survivin相关,利用survivin重组腺病毒感染活化但不提供共刺激信号的T淋巴细胞,或者在活化后提供ICOS信号的条件下人工给予优势抑制survivin突变基因,CCK-8及TUNEL法分别检测活化晚期上述T细胞存活及凋亡情况.结果显示,T细胞活化后2～6天,ICOS抗体刺激可以明显增强survivin表达,survivin可维持无ICOS信号的T细胞存活减少其凋亡,突变型survivin在ICOS信号存在下抑制T细胞存活使其凋亡增加.结果提示,活化后表达的共刺激分子ICOS通过survivin维持T细胞分裂和存活.     

Smac/DIABLO在过氧化氢所致C2C12肌原细胞凋亡中的作用

为探讨Smac/DIABLO在过氧化氢 (H2 O2 )所致C2 C12 肌原细胞凋亡中的作用 ,采用Hoechst 3 3 2 58染色 ,观察H2 O2 (0 5mmol/L)处理C2 C12 肌原细胞不同时间后 ,细胞核形态学改变并计算凋亡核百分率 ,DNA抽提及琼脂糖电泳观察凋亡特征性梯状带 ,利用细胞成分分离后蛋白质印迹分析H2 O2 是否导致Smac/DIABLO从线粒体释放 ,采用Caspase检测试剂盒及蛋白质印迹分析Caspase 3和Caspase 9的活化 ,转染Smac/DIABLO基因 ,观察Smac/DIABLO过表达对H2 O2 所致的C2 C12 肌原细胞凋亡的影响 .结果表明 :H2 O2 处理 1h后 ,Smac/DIABLO从C2 C12 肌原细胞线粒体释放入胞浆 ,2h更明显 ;H2 O2 处理 4h后 ,Caspase 3和Caspase 9活化 ,12h达高峰 ;H2 O2 处理 2 4h后 ,C2 C12 肌原细胞显示特征性的凋亡形态改变 ,凋亡核百分率明显升高 ,DNA电泳出现明显“梯状”条带 .与单纯过氧化氢损伤组相比 ,Smac/DIABLO高表达的C2 C12 肌原细胞经过氧化氢损伤组的Caspase 3和Caspase 9的活化、凋亡核百分率的升高、“梯状”条带的出现均更明显 .结果表明 ,H2 O2 可导致Smac/DIABLO从C2 C12 肌原细胞线粒体释放 ,促进Caspase 9和Caspase 3的活化而促进细胞凋亡的发生     

CD28协同刺激信号传导的研究进展

T细胞表面分子CD28介导的协同刺激信号在T细胞的激活、增殖、抗凋亡及促进多种细胞因子的分泌中起重要作用。有关其活化信号在T细胞内的传导巳成为免疫研究的热点,近年的研究表明,CD28在T细胞内可通过多种信号传导分子,如P13K、GRB2、A-SMase、PKC-θ等传导活化信号,亦可通过ITK、MKP等传导活化抑制信号,从而调控T细胞的活化,增殖等作用。     

ATF4在内质网应激调控成骨分化中的作用

为避免内质网中未折叠蛋白质的过度累积,真核细胞能激活一系列信号通路来维持内质网稳态,这个过程称为内质网应激。在骨生长发育中,适宜的内质网应激有助于成骨细胞、破骨细胞和软骨细胞的生长,可以促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化。而过度的内质网应激会抑制成骨分化,严重的甚至导致骨质疏松、成骨不全等相关骨病的发生。内质网应激时可激活未折叠蛋白质反应,其主要是通过PERK/eIF2α/ATF4信号通路,上调转录激活因子4(ATF4)的表达。ATF4位于许多成骨分化调节因子的下游,是促进成骨分化的关键因子,在内质网应激对成骨分化的调节中发挥重要作用。在成骨分化过程中,适宜的内质网应激能通过激活PERK信号通路,诱导ATF4表达增加,进而上调骨钙素、骨涎蛋白等成骨所必需基因的表达,促进成骨分化。过度的内质网应激会激活ATF4/CHOP促凋亡途径,并导致Bax、胱天蛋白酶等凋亡信号分子的大量产生,进而导致细胞凋亡,抑制成骨分化。由于ATF4在ERS和成骨分化中的重要作用,ATF4在骨质疏松、成骨不全等骨相关疾病的治疗中具有重要意义。本文通过综述ATF4在内质网应激调控成骨分化中的作用机制,为相关骨性疾病治疗提供理论依据。     

ATF4在内质网应激调控成骨分化中的作用

为避免内质网中未折叠蛋白质的过度累积,真核细胞能激活一系列信号通路来维持内质网稳态,这个过程称为内质网应激。在骨生长发育中,适宜的内质网应激有助于成骨细胞、破骨细胞和软骨细胞的生长,可以促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化。而过度的内质网应激会抑制成骨分化,严重的甚至导致骨质疏松、成骨不全等相关骨病的发生。内质网应激时可激活未折叠蛋白质反应,其主要是通过PERK/eIF2α/ATF4信号通路,上调转录激活因子4(ATF4)的表达。ATF4位于许多成骨分化调节因子的下游,是促进成骨分化的关键因子,在内质网应激对成骨分化的调节中发挥重要作用。在成骨分化过程中,适宜的内质网应激能通过激活PERK信号通路,诱导ATF4表达增加,进而上调骨钙素、骨涎蛋白等成骨所必需基因的表达,促进成骨分化。过度的内质网应激会激活ATF4/CHOP促凋亡途径,并导致Bax、胱天蛋白酶等凋亡信号分子的大量产生,进而导致细胞凋亡,抑制成骨分化。由于ATF4在ERS和成骨分化中的重要作用,ATF4在骨质疏松、成骨不全等骨相关疾病的治疗中具有重要意义。本文通过综述ATF4在内质网应激调控成骨分化中的作用机制,为相关骨性疾病治疗提供理论依据。     

内质网应激与自噬及其交互作用影响内皮细胞凋亡

内质网应激是普遍存在于真核细胞中的应激-防御机制。在内环境稳态遭到破坏的情况下,未折叠蛋白质反应的3条信号通路,分别通过增强蛋白质折叠能力、减少蛋白质生成和促进内质网相关蛋白质降解等途径缓解细胞内压力。同时,也通过多种分子信号机制调控细胞凋亡。自噬是一种生理性的降解机制。通过形成自噬泡并与溶酶体结合摄取并水解胞内受损细胞器和蛋白质等,清除代谢废物,维持细胞正常功能。自噬缺陷或过度激活均可导致细胞凋亡或非程序性死亡。自噬的程度和细胞内压力水平有关。内质网应激通过未折叠蛋白质反应和Ca²⁺浓度变化及其相关分子信号调控自噬。自噬又可反馈性调节内质网应激反应,二者相互作用,在内皮细胞凋亡过程中发挥重要作用。未来内质网应激和自噬可作为药物靶点为内皮相关性疾病提供诊疗策略。