植物细胞程序性死亡──一个新兴的研究领域(英文)

近年来,越来越多的证据表明,植物细胞在生理、病理或逆境条件下可发生程序性死亡（ＰｒｏｇｒａｍｍｅｄＣｅｌｌＤｅａｔｈ,ＰＣＤ）。本文详细描述了植物ＰＣＤ的形态和生化特征、生理功能及其研究意义,并把这些方面与动物ＰＣＤ做了比较。另外,虽然植物ＰＣＤ的研究尚处于起步阶段,本文还是对其可能的信号传导机制、遗传调控以及ＰＣＤ的起源与进化作了探讨,并提出了植物ＰＣＤ的研究战略。具体说来有以下几个方面：１．形态和生化特征。目前,植物ＰＣＤ的研究主要还集中于形态和生化方面的描述。各种条件下的植物ＰＣＤ在形态和生化特征上都或多或少地与动物细胞凋亡存在差异,并不符合动物细胞凋亡定义的全部内容。并且不同植物ＰＣＤ类型相互之间也存在着较大的不同。尽管如此,动植物ＰＣＤ在形态和生化方面还是存在许多相似之处。无炎症反应、ＤＮＡ的特异片段化以及核酸内切酶和蛋白酶活性的升高在植物中也依然是区别ＰＣＤ与细胞坏死（ｎｅｃｒｏｓｉｓ）的形态和生化依据。２．分子水平上,植物ＰＣＤ也涉及到许多信号分子和特定基基参与调控的信号传导途径。但到目前为止,已分离的与植物ＰＣＤ直接相关的基因只有ＡＣＤ２、Ｄａｄ１等少数几个。尽管已证明一些信号分子如活性氧种     

植物中的细胞程序性死亡

细胞程序性死亡(PCD)对于维持植物的正常生长发育非常重要,目前已成为植物学研究的一个热点。本文综合评述了近年来植物PCD研究的某些进展,包括植物PCD的特征,植物的营养生长、生殖生长以及与环境互作过程中存在的各种PCD及其证据,植物PCD发生的分子机制及其调控等等。对植物PCD研究中有待进一步解决的问题和可能意义提出了自己的见解。     

细菌的细胞程序性死亡

细胞凋亡 (ａｐｏｐｔｏｓｉｓ)也称为细胞程序性死亡 (ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄｃｅｌｌｄｅａｔｈ ,ＰＣＤ) ,是由细胞自身的程序性自杀机制激活的细胞死亡现象。在多细胞真核生物中 ,程序性的细胞死亡是由细胞表面的死亡受体介导 ,通过一系列的半胱氨酸蛋白酶 (ｃａｓｐａｓｅｓ)作用而启动[1] ,维系个体结构稳定、功能平衡和生长发育所必需的基本生物学过程。一般存在于个体的发育过程中 ,导致细胞功能和形态学上的改变 ,如蛋白质的水解、ＤＮＡ和ＲＮＡ的降解、细胞的收缩 ,以及细胞碎裂形成凋亡小体 (ａｐｏｐｔｏｔｉｃｂｏｄｉｅｓ)等 …     

植物发育过程中的细胞程序性死亡

细胞程序性死亡(PCD)是植物发育过程中必不可少的一部分,近年来对植物发育过程中的细胞程序性死亡机制的研究已经广泛开展。植物发育过程中的PCD对植物自身形态建成和组织分化有重要意义。一般认为动、植物的PCD有很大的相似性,但植物发育过程也有着独特的PCD机制,例如依靠有裂解功能的液泡来参与PCD。通过比较植物和其他生物发育过程中的PCD,可对植物发育过程中PCD的特征有着更深入的了解。说明植物发育过程中PCD的研究将在理论和生产上有重大意义。     

细胞程序式死亡途径的新进展

关于细胞程序式死亡(programmed cell death,PCD)的分类目前有多种不同的观点,如有凋亡、副凋亡、胀亡和自噬等.但随着对PCD的深入研究,发现过去的分类是不合理的.出现了彼此重叠的机制.这是由于研究者认识的局限性造成的.因此,很有必要对细胞程序式死亡途径进行重新认识.根据最新研究成果将PCD主要划分为7种,它们分别为经典凋亡、自体吞噬、凋亡样程序性死亡、坏死样程序性死亡、类凋亡、丝裂灾变和衰老.     

细胞死亡的基因调节

GeneRegulationofProgrammedCellDeathYangJianminLiuLianrui(InstituteofGenetics,AcademiaSinica,Beijing100101)细胞死亡与细胞生长、分化和增殖一样是维持生物体平衡的重要环节。它是生命过程一个重要组成部分,只在近年来才引起生物学家和医学家的重视．细胞死亡现象称为Apoptosis,或称Programmedcelldeath（细胞程序化死亡）,也有称为Suicide（细胞自杀现象）。细胞死亡（apoptosis）是在细胞内和细胞外因子的严格控制下～种有步骤有活性的生理性自行消亡过程,正在死亡的细胞形态上发生明显的变化,如胞浆浓缩,原生质膜形…     

植物细胞编程性死亡的调控

细胞编程性死亡（PCD）在植物生长发育及植物对环境的适应性方面起重要作用。文章主要从PCD相关基因,信号转导途径,蛋白酶及核酸酶等方面介绍植物细胞编程性死亡的调控。     

细胞程序性死亡的非Caspase依赖型途径

程序性细胞死亡是一种程序化的主动性细胞死亡,半胱胺酸天冬氨酸特异性蛋白酶家族(在该过程中起着不可忽视的作用.基于Caspase在程序性细胞死亡过程中所起的作用,将程序性细胞死亡分为两大类:Caspase依赖型和Caspase非依赖型.前者即典型的凋亡,后者包括自体吞噬、副凋亡、有丝分裂灾变、凋亡样程序性死亡、坏死样程序性死亡等.这些Caspase非依赖型的细胞程序性死亡途径与生理及病理现象密切相关.     

植物细胞程序性死亡研究进展

植物细胞死亡分为坏死和程序性死亡。细胞程序性死亡是具有信号或一系列分子参与,并且由细胞内在的死亡程序介导的有序过程。它在植物生长发育和抵御外界胁迫中具有重要作用。简要介绍了植物PCD的特征,对植物PCD中的信号分子和类caspase的作用等进行了综述,并对植物PCD存在的问题进行分析和展望,为深入研究植物PCD提供参考。     

植物细胞程序性死亡的研究进展

细胞程序性死亡（PCD）是生物进化过程中受自身基因控制并受多种因子调控的一种细胞主动的死亡过程。PCD在植物的正常生长发育、对环境胁迫的反应和病原体入侵引发的过敏反应中起重要的作用。简要综述了植物PCD的特征、与此相关的蛋白和活性氧在PCD过程中的作用。     

Epigenetics and Cell Death: DNA Hypermethylation in Programmed Retinal Cell Death

Background

Vertebrate genomes undergo epigenetic reprogramming during development and disease. Emerging evidence suggests that DNA methylation plays a key role in cell fate determination in the retina. Despite extensive studies of the programmed cell death that occurs during retinal development and degeneration, little is known about how DNA methylation might regulate neuronal cell death in the retina.

Methods

The developing chicken retina and the rd1 and rhodopsin-GFP mouse models of retinal degeneration were used to investigate programmed cell death during retinal development and degeneration. Changes in DNA methylation were determined by immunohistochemistry using antibodies against 5-methylcytosine (5mC) and 5-hydroxymethylcytosine (5hmC).

Results

Punctate patterns of hypermethylation paralleled patterns of caspase3-dependent apoptotic cell death previously reported to occur during development in the chicken retina. Degenerating rd1 mouse retinas, at time points corresponding to the peak of rod cell death, showed elevated signals for 5mC and 5hmC in photoreceptors throughout the retina, with the most intense staining observed in the peripheral retina. Hypermethylation of photoreceptors in rd1 mice was associated with TUNEL and PAR staining and appeared to be cCaspase3-independent. After peak rod degeneration, during the period of cone death, occasional hypermethylation was observed in the outer nuclear layer.

Conclusion

The finding that cell-specific increases of 5mC and 5hmC immunostaining are associated with the death of retinal neurons during both development and degeneration suggests that changes in DNA methylation may play a role in modulating gene expression during the process of retinal degeneration. During retinal development, hypermethylation of retinal neurons associates with classical caspase-dependent apoptosis as well as caspase-3 independent cell death, while hypermethylation in the rd1 mouse photoreceptors is primarily associated with caspase-3 independent programmed cell death. These findings suggest a previously unrecognized role for epigenetic mechanisms in the onset and/or progression of programed cell death in the retina.     

Morphine Biosynthesis in Opium Poppy Involves Two Cell Types: Sieve Elements and Laticifers

Immunofluorescence labeling and shotgun proteomics were used to establish the cell type–specific localization of morphine biosynthesis in opium poppy (Papaver somniferum). Polyclonal antibodies for each of six enzymes involved in converting (R)-reticuline to morphine detected corresponding antigens in sieve elements of the phloem, as described previously for all upstream enzymes transforming (S)-norcoclaurine to (S)-reticuline. Validated shotgun proteomics performed on whole-stem and latex total protein extracts generated 2031 and 830 distinct protein families, respectively. Proteins corresponding to nine morphine biosynthetic enzymes were represented in the whole stem, whereas only four of the final five pathway enzymes were detected in the latex. Salutaridine synthase was detected in the whole stem, but not in the latex subproteome. The final three enzymes converting thebaine to morphine were among the most abundant active latex proteins despite a limited occurrence in laticifers suggested by immunofluorescence labeling. Multiple charge isoforms of two key O-demethylases in the latex were revealed by two-dimensional immunoblot analysis. Salutaridine biosynthesis appears to occur only in sieve elements, whereas conversion of thebaine to morphine is predominant in adjacent laticifers, which contain morphine-rich latex. Complementary use of immunofluorescence labeling and shotgun proteomics has substantially resolved the cellular localization of morphine biosynthesis in opium poppy.     

植物发育性细胞程序死亡的发生机制

细胞程序死亡是多细胞生物体在内源发育信号或外源环境信号作用下在特定时间和空间发生的细胞死亡过程, 在植物的生长发育过程中起着重要作用。该文介绍了植物细胞程序死亡类型的几种划分方法、植物发育性细胞程序死亡研究常用的实验体系, 并着重概述有关植物发育性细胞程序死亡发生机制的研究进展。     

Redox Regulation of Programmed Cell Death in Lymphocytes

A redox imbalance caused by an over-production of prooxidants or a decrease in antioxidants seems to play a role in the programmed cell death that occurs in various developmental programs. Such a physiological function for oxidative stress is particularly applicable to the immune system, wherein individual lymphocytes undergo continuous scrutiny to determine if they should be preserved or programmed to die. Following activation, lymphocytes produced increased levels of reactive oxygen species (ROS) which may serve as intracellular signaling molecules. The ultimate outcome of this increased ROS formation, i.e., lymphocyte proliferation versus programmed cell death, may be dictated by macrophage-derived costimulatory molecules that bolster or diminish lymphocyte antioxidant defenses. HIV-1-infected individuals display multiple symptoms of redox imbalance consistent with their being in oxidative stress, and lymphocytes from such individuals are more prone to undergo apoptosis in vitro. It is suggested that oxidative stress is a physiological mediator of programmed cell death in lymphoid cells, and that HIV disease represents an extreme case of what can happen when regulatory safeguards are compromised.     

细胞自噬在植物细胞程序性死亡中的作用

细胞自噬是真核生物中一种由液泡或溶酶体介导的, 对细胞内物质进行周转的重要代谢机制。在植物中, 细胞自噬作为一种重要的降解手段, 参与营养物质的重新分配、受损蛋白和细胞器的清除及生物和非生物胁迫的响应等过程。此外, 细胞自噬在各种程序性细胞死亡中也起着重要作用, 该文主要综述了近几年来在此方面的研究进展。     

研究程序化细胞死亡的科学方法

运用科学认识论和方法论,围绕2002年诺贝尔生理医学奖,讨论了程序化细胞死亡的研究过程及方法特点,得出了几点重要结论,对于未来生物学新现象的探索具有积极作用。     

动物细胞培养过程中的细胞凋亡

细胞培养过程中的细胞凋亡是细胞受环境因素的影响而发生的现象。随着对细胞凋亡的分子生物学和细胞生物学了解的深入,显示了有效地控制动物细胞培养中细胞凋亡的巨大潜力。包括采用ＤＮＡ重组技术把抗细胞凋亡的基因导入细胞和在培基中加入具有抗细胞凋亡的生存因子或化合物等手段已用于控制细胞培养过程中的细胞凋亡。这些技术将大大延长细胞达到饱和密度后的培养时间,提高细胞培养系统的生产效率。     

活性氧与植物细胞编程性死亡

在各种条件诱导的植物细胞编程性死亡(PCD)过程中都有活性氧的参与,H2O2和O2可能是参与PCD调节的最重要的活性氧.文中概述了活性氧与植物细胞编程性死亡的关系以及活性氧的生成调节和与其它一些信号物质之间可能的相互作用.