细胞凋亡中的核/质转运

核/质转运和细胞凋亡是两种截然不同的细胞内过程,它们是密切相关的。在细胞凋亡过程中,细胞核的凋亡损伤伴随着多种多样的促凋亡因子在细胞质激活并进入细胞核。DNA损伤产生的死亡信号也需要传递到细胞的各个部位,来确保细胞死亡的协调执行。因此,凋亡信号的核/质穿梭是细胞凋亡不可或缺的一部分。     

细胞凋亡中的钙调节

胞质Ca^2 升高是细胞凋亡中Ca^2 调节的经典模式,但近年来有证据表明胞质Ca^2 下降同样能诱导细胞凋亡,目前研究发现,胞内Ca^2 在细胞质,细胞核以及细胞钙库线粒体和内质网的动态平衡破坏和重新分布直接参与细胞凋亡信号的调控,而Bcl-2家族蛋白在细胞凋亡过程的胞内Ca^2 调节及继后的一系列生理效应中发挥特殊作用。细胞凋亡中Ca^2 调节的深入研究不但有助于阐明细胞凋亡的调控机理,同时为相关疾病防治和药物开发提供新的策略。     

细胞核钙信号研究进展

钙离子作为细胞内重要的第二信使,在许多生理过程中发挥着关键的作用。最近几年来,随着钙检测技术的不断发展和改进,细胞核钙的研究取得了许多重要的进展。本文从细胞核钙运输、核钙对核与胞质间物质运输的调节,以及核钙在基因表达、有丝分裂和细胞凋亡中的作用等几个方面综述了核钙研究的最新进展。     

通过核质转运调节细胞凋亡的蛋白质

凋亡,也称Ⅰ型程序性细胞死亡,是细胞在面临严重威胁时发起的保护性主动死亡机制. 凋亡对于个体的生长发育及各种生理功能具有不可或缺的作用. 作为涉及整个细胞的复杂过程,凋亡的顺利进行有赖于众多凋亡相关因子的协调合作与精确调控. 细胞受到凋亡刺激后,核内的某些蛋白质转运出核,将凋亡信号传递到核外,胞质内的多种蛋白质则转运入核,在细胞核这一信息整合的大本营直接发挥作用. 这种双向交流机制在胞核与胞质间建立起密切的联系,同时使得相关蛋白质在特定场所发挥促进或抑制凋亡的作用,确保凋亡信号及时、通畅、有序地传递. 因此,蛋白质的核质转运作为介导胞核与胞质物质交换、信号交流的关键机制,在凋亡过程中就显得尤为重要. 本文主要就核质转运的机制、通过核质转运调节凋亡的蛋白质及其作用机理作一综述.     

核钙信号

尽管核周隙与内质网的腔相通,核膜上存在钙信号分子的受体等事实表明,细胞核存在一套相对独立的钙信号机制。作为核钙的贮存库,核被是核钙信号的发源地。核被中钙离子的充盈状态影响着核孔复合体的构象,从而调节核质间物质交流。已有证据显示,核钙信号与胞质钙信号在基因转录中的作用有所区别。核钙信号在细胞凋亡中发挥重要作用,其中,钙蛋白酶起着较为关键的作用。核钙信号研究为完整理解钙信号的生理功能开辟了新视野。     

核基质与细胞凋亡

阐述了凋亡过程中,核基质所发生的形态、生化变化及相关凋亡基因的表达,尤其是凋亡早期便出现核基质蛋白的降解.核基质是细胞核最基本的组分,对维持细胞核形态结构和功能非常重要,其主要由核纤层,核内骨架及核孔复合体构成,在DNA复制、转录、RNA加工转运等事件中起支持作用.多少年来,关于凋亡时细胞核形态及生化改变的分子机理一直未阐明,最近对核基质与细胞凋亡的研究取得了重大进展.     

细胞凋亡信号的传递途径及其调控

细胞凋亡是不同于细胞坏死的一种细胞死亡方式。在形态上表现为细胞皱缩、染色体边缘化、核碎裂、凋亡小体形成等。目前公认的细胞凋亡指标包括形态学上光镜、电镜观察,DNA电泳的阶梯状条带,流式细胞术测定亚G_1峰等。但这些关于凋亡的研究仅限于明确是否存在凋亡,而无法解释凋亡的发生机制。近年来,随着分子生物学突飞猛进的发展,关于细胞凋亡分子机制的研究有了很大的突破,尤其是FasL和TNF诱导的细胞凋亡。这种细胞凋亡可在刺激后1—2h内发生,而且去除细胞核后,胞浆的凋亡改变可在无核的情况下发生。     

风疹病毒诱导细胞凋亡分子机制的研究进展

风疹病毒是披膜病毒科风疹病毒属的唯一成员,能够诱导细胞发生细胞凋亡。Ras-Raf-MEK-ERK和PI3KAkt信号通路是病毒增殖与细胞生存的必要通路,在细胞凋亡过程中起着必不可少的作用。p53蛋白和TAp63蛋白能够进入细胞核与DNA特异结合,抑制Bcl-2的表达,促进Bax的表达,导致线粒体内外膜间的物质(细胞色素C等)释放,进而引起caspase级联反应,最终导致细胞凋亡。本文从风疹病毒感染的细胞系,病毒感染导致的细胞病理改变和病毒诱导的细胞凋亡信号通路及其相关因子等方面对风疹病毒诱导细胞凋亡的分子机制进行了综述。     

细胞质内信号分子的核转位及其机制

细胞外信号通过受体及细胞内信号转导引起细胞生长,增殖,分化,凋亡等细胞核反应。进入细胞质内的信号分子及其活化产物必须经过细胞核膜上的核孔复合体（ＮＰＣ）,在核定位信号的介导下,由特异性的载体转运入核,该过程涉及小分子的ＧＴＰａｓｅ Ｒａｎ蛋白及多种可溶性因子。本文简要综述细胞质内信号分子通过核膜向细胞核内转运的过程及其调控机制。     

细胞命运,生死攸关

细胞凋亡是细胞生命活动中一种预定的、并受到严格控制的程序性死亡,它是细胞内一系列促凋亡因子和抗凋亡因子相互作用后获得平衡的结果。细胞凋亡的调控可以发生在表观遗传、转录、翻译、修饰、转运等不同水平,也可以发生在细胞不同的区域,如细胞核、胞质、线粒体、质膜等处。作者近年来发现的新的促/抗凋亡因子从多种不同的角度去诠释细胞凋亡网络的调控。例如,Caspase新的激活机制;凋亡蛋白磷酸化和泛素化修饰以及蛋白通过对中间纤维的影响来诱导线粒体介导的凋亡等等。另外,对凋亡信号如何从胞核流向胞质进而促发线粒体引起的凋亡途径也进行了描述。这些新的凋亡调控机理进一步证明了,细胞凋亡可以发生在细胞生长发育不同的时相和空间,并存在着一个极其复杂的信号传递网络,这一调控网络一旦失去平衡,细胞会引发肿瘤。     

Ca^2＋在细胞凋亡中的作用

本文探讨了Ca2＋在细胞凋亡中的作用。许多证据表明细胞内Ca2＋浓度的升高或下降都有可能引起细胞凋亡。Ca2＋通过对一些酶和基因的调控来传递死亡信号。细胞核中的Ca2＋一方面能使染色质DNA舒展开来便于核酸内切酶能靠近活动,另一方面Ca2＋依赖的核酸内切酶参与了将DNA降解为DNA片段的过程,从而使细胞呈现细胞凋亡的特征。     

钙信号在光动力疗法中的产生及作用

光动力疗法是基于光敏剂选择性地积聚在肿瘤组织中,肿瘤接受光照后凋亡或坏死的一种细胞毒性治疗方法.光敏剂的亚细胞定位决定了细胞光敏损伤的初始位置,线粒体、内质网、细胞膜、溶酶体,细胞骨架等均可成为光敏损伤的靶点.细胞内Ca2 作为一个广泛意义上的信号分子,参与了多种信号转导途径,在光动力疗法诱导肿瘤细胞凋亡过程中起了重要作用.从光动力疗法造成的亚细胞损伤出发,探讨了光动力疗法中钙信号的产生机制,并简要介绍了钙信号在光动力疗法诱导肿瘤细胞凋亡中的作用机制.     

姜黄素诱导人成骨肉瘤MG-63细胞凋亡过程中hnRNP A2/B1表达与定位

姜黄素(curcumin)诱导处理的人成骨肉瘤MG-63细胞,在光镜和电镜观察细胞凋亡的基础上,对hnRNP A2/B1在核基质中存在、分布及其与凋亡相关基因产物在MG-63细胞中的共定位关系进行了研究.经姜黄素处理后,细胞出现染色质凝聚、细胞核固缩、凋亡小体等典型的细胞凋亡形态特征;双向凝胶电泳和质谱鉴定结果显示,hnRNP A2/B1存在于MG-63细胞核基质蛋白组分中,在姜黄素处理后细胞核基质蛋白中表达下调.蛋白质印迹杂交结果,证实hnRNP A2/B1在姜黄素处理前后的MG-63细胞核基质蛋白中的存在及其表达下调变化.免疫荧光显微镜观察显示,hnRNP A2/B1定位于MG-63细胞核基质纤维上,经姜黄素处理后出现分布位置与表达水平变化.激光扫描共聚焦显微镜的观察结果显示,hnRNP A2/B1在MG-63细胞凋亡过程中与Bax、Bcl-2、Fas和p53等基因产物具有共定位关系,且其共定位区域发生了变化.研究结果证实了hnRNP A2/B1定位于核基质纤维上,是一种核基质蛋白,在姜黄素诱导人成骨肉瘤MG-63凋亡过程中的表达与分布变化及其与凋亡相关基因的关系显然对MG-63细胞凋亡具有重要影响,这为深入揭示肿瘤细胞凋亡的机制提供了重要科学依据和深入探索的新方向.     

凋亡诱导因子是线粒体内介导核凋亡的最主要蛋白质之一

凋亡诱导因子（apoptosis-inducing factor, AIF）基因定位于X染色体上,其编码产物是一种可直接介导细胞核凋亡的效应分子. 鼠AIF前体蛋白在胞浆中合成后,通过其N端的线粒体定位信号（MLS）有效地穿入线粒体膜间隙,然后在102位甘氨酸处水解掉MLS,其余部分再与黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）结合,并重新折叠成为具有促凋亡潜能的成熟AIF分子,分子质量为57 ku.当凋亡信号刺激时,AIF分子从线粒体释放到胞浆,然后转位到细胞核内,引起染色体核周边凝集和DNA呈大片段断裂（～50 kb）. 该作用不受广谱caspases抑制剂z-VAD.fmk的抑制,也不受Bcl-2过量表达的影响.基因剔除实验表明,AIF蛋白的促凋亡活性是胚胎小鼠形态发生过程中类胚体成腔所必需的,而且是AIF独立作用的结果,可以不依赖caspase-3的活性.因此AIF介导的细胞凋亡可能代表了独立于caspase通路之外的另一条更原始、更保守的凋亡途径.     

凋亡诱导因子的研究进展

凋亡诱导因子(apoptosis-inducing factor,AIF)是一类存在于线粒体内外膜间隙的保守的黄素蛋白,具有双重功能。在细胞正常的生理状态下,作为线粒体氧化还原酶,能催化细胞色素c(Cytc)和NAD之间的电子传递,当细胞受到凋亡刺激后,就从膜间隙释放到细胞质中,并通过其核定位信号序列(nuclear localization sequence,NLS)进入细胞核内,引起染色体核周边凝集和DNA呈大片段断裂(约50kb),进而引发不依赖于caspase的细胞凋亡。AIF的释放受Bcl-2家族蛋白的调控,同时也受Hsp70的抑制,它还是多聚(ADP核糖)聚合酶1[poly(ADP-ribose)polymerase1,PARP1]介导的细胞凋亡途径的下游效应物。     

植物细胞凋亡的ELISA检测

本文利用TUNEL方法在单个细胞水平上对苯胺灵诱导的玉米根尖细胞死亡进行了检测。结果表明,一定浓度的苯胺灵能诱导玉米根尖细胞发生主动性的细胞凋亡,具有细胞凋亡典型的形态和生化特征即细胞核浓缩并形成核碎片、染色质边缘化及DNA特异片段化等（Fig.1)。首次利用ELISA方法在群体水平上对这种细胞凋亡进行了进一步检测。结果表明：动物细胞研究常用的ELISA方法同样也适合用于植物细胞凋亡的检测。在凋亡前期,随着凋亡过程的进行,细胞质中的OD值逐渐上升（Fig.2)。剂量实验表明,0．2mg/mL苯胺灵最适合于诱导细胞凋亡（Fig.3)。     

AIF及AIF依赖的细胞凋亡

AIF是一种线粒体蛋白,具有氧化还原酶和诱导细胞凋亡两种活性。AIF从线粒体到细胞核的转位足以介导体外细胞凋亡的发生,而且是以非caspases依赖的方式进行的。AIF的诱导凋亡活性是小鼠胚胎形态发生过程中类胚体成腔所必需的,也参与了神经细胞的细胞凋亡。真菌、线虫等的细胞凋亡也有AIF同源分子的参与。因此,AIF介导的细胞凋亡代表了独立于caspase信号通路之外的另一条更原始、更保守、更普遍的凋亡途径。     

CED—4和细胞凋亡信号传递

ＣＥＤ－４是线虫细胞凋亡信号通路上的信号接头分子,具有信号接头和活化ＣＥＤ－３的功能,它的同源类似物Ａｐａｆ－１在哺乳动物细胞凋亡过程中也具有信 号接头分子的作用,可寡聚化并与ｃａｓｐａｓｅｓ－９,Ｂｃｌ－ｘＬ形成三元复合传递细胞凋亡信号。     

AcMNPVie—1基因诱导的斜纹夜蛾细胞凋亡

苜蓿丫纹夜蛾核多角体病毒 (Autographacalifornicamulticapsidnucleopolyhedrovirus,AcMNPV)感染可诱导斜纹夜蛾 (Spodopteralitura)离体细胞Sl zsu 1发生典型的细胞凋亡。通过细胞松弛素 (cytochalasinD)和NH4Cl的抑制实验 ,分别排除病毒粒子结合细胞受体蛋白 ,和病毒在核内体运输过程启动细胞凋亡信号发生的可能性。RT PCR实验证实 ,病毒基因组进入了细胞核 ,极早期基因ie 1开始了转录 ;而DNA聚合酶抑制剂 (芽栖菌素 )的存在对病毒诱导的细胞凋亡程度与进程均没有明显的影响。这说明细胞凋亡的信号是先于病毒晚期复制事件启动的。单独转染AcMNPV极早期基因ie 1可诱导斜纹夜蛾离体细胞系Sl zsu 1细胞发生部分凋亡 ,转染 2 4h后出现凋亡小体 ,4 8h达到高峰。提取转染细胞的总DNA电泳 ,可检测到典型的DNA梯形条带 (DNAladder)。另外 ,AcMNPV的ie 1基因温度敏感突变株tsB82 1在非受纳温度感染细胞时 ,细胞不发生凋亡。这些结果暗示 ,在AcMNPV感染诱导的Sl zsu 1细胞凋亡中 ,ie 1基因是一个凋亡信号的直接或间接诱导因子。     

凋亡细胞被识别和吞噬机制

凋亡细胞能被吞噬细胞吞噬,这对于正常组织的动态平衡和免疫反应是非常重要的。在凋亡细胞被吞噬（engulfment）的过程中,吞噬细胞表面存在大量的受体来识别凋亡细胞发出的信号,如：“吃我（eat-me）”信号、缺少存在于健康细胞上的“不吃我（don’t-eat-me）”信号以及由凋亡细胞分泌的可溶性“来吃我（come-get-me）”信号。至少有7种线虫（Caenorhabditis elegans）吞噬基因（它们在哺乳动物中存在同系物）组成了两条平行但部分重叠的吞噬信号通路,并且通过一个类似于巨胞CL（macropinocytosis）的“栓系-激活（tether and tickle）”保守机制吞噬凋亡细胞,这个机制因吞噬细胞和凋亡细胞的种类以及细胞凋亡后的时间差异而不同。