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９３期七年制基础回归科研见习总结 Caspase家族与细胞凋亡 93K7B 岳原亦 指导教师：石玉秀 什么是caspase? 通过对美丽线虫的细胞死亡机制的研究发现,至少有3个基因直接参与了细胞凋亡的调节。ced23 、ced24 直接介导细胞死亡,为促凋亡基因,其编码的蛋白分别为CED23、CED24 ,ced23 在细胞中起关键作用,称为线虫自杀基因,CED23 则称为死亡蛋白酶;ced29 则拮抗其作用,为抗凋亡基因,其编 码的蛋白质为CED29 。后来发现,CED23 与哺乳动物的白介素-1β转换酶(Caspase-1 ,原名ICE) 具有高度同源性,CED24 、CED29 则分别与Apaf21 、Bcl22 同源。 哺乳动物的ICE类蛋白是一组半胱氨酸蛋白酶 ,且有以下共同特点: (1) 和ICE 有同源性； (2) 有高度保守QACXG(X 为R、Q 或G) 五肽序列; (3) 有发挥酶活性所必须的半胱氨酸； (4) 特异地裂解天冬氨酸位点； (5) 前体蛋白均无活性,均需经蛋白水解后才产生活性； (6) 转染不同细胞可诱导凋亡； Alnemri 将其命名为Caspase（cysteinyl aspartate specific proteinase),其基因用casp表示。目前在哺乳动物中发现至少14 种Caspase ,按其发现的先后顺序命名为Caspase-1～Caspase-14 Caspase的生物学特性 Caspase 家族有相似的氨基酸序列结构和底物特异性,通常以无活性的蛋白酶原形式存在于细胞内 。经蛋白水解后，大小亚基结合并暴露出底物识别,结合和催化所需的氨基酸残基, 即形成了活性的Caspase。Procaspase 可自我催化及催化其他Procaspase 产生活性蛋白酶,其蛋白水解级联功能类似凝血因子活化的“瀑布效应” 。 Caspase 的作用特点是能识别底物裂解位点NH2-末端最少4 个氨基酸并在天冬氨酸后裂解底物。不同的Caspase 识别的4 个氨基酸的不同而具有明显的底物特异性,从而发挥各自不同的生物学功能。 Caspase活性检测试剂 根据Caspase 在级联反应上下游的位置及功能的不同,可分为3 大类： 第1 类为凋亡始动子,包括Caspase-2、8、9、10 等。 第2 类为凋亡效应子,包括Caspase-3、6、7 第3 类包括Caspase-1、4、5、13、14,主要参与细胞因子介导炎症反应。 Caspase-1是该家族中第一个被鉴定的成员,但它在细胞凋亡中并无十分明显的作用,主要参与IL-1β的成熟和转运。 Caspase-8是Caspases始动子的重要代表,可通过与连接分子FADD 的结合而活化,将凋亡信号传递到下游的效应Caspases 分子。 Caspasc-14是该家族中的必威体育精装版成员,主要表达于胚胎细胞中,成年期缺乏表达,。功能研究发现,它能直接诱导细胞凋亡,但具体的信号转导途径不清楚。 Caspase-3是迄今为止研究比较透彻的一个, 它是主要的效应子。在蛋白酶级联切割过程中,Caspase-3处于核心位置,不同的蛋白酶分别切割Caspase-3酶原,从而激活Caspase-3,活化的Caspase-3又进一步切割不同的底物,导致蛋白酶级联切割放大,最终使细胞走向死亡。因此Caspase-3被称为死亡蛋白酶。 Caspase-3缺乏的小鼠脑是正常的2倍。研究表明,这种Caspase-3缺陷小鼠在大脑发育中缺乏脑细胞凋亡，于出生后1～3 周即死亡,且表现出神经系统发育的极度异常。 Caspase家族的作用 Caspase 蛋白酶家族成员在哺乳动物细胞凋亡中起重要作用: (1) 灭活阻止细胞凋亡的细胞内物质; (2) 通过对细胞结构的直接酶解而促进凋亡; (3) 通过对一些细胞骨架调节相关蛋白质的酶解而改变细胞结构而导致细胞凋亡; Procaspase的激活途径 Caspase酶原本身没有活性。必需通过活化才能导致细胞凋亡。根据起始激活的Caspase不同，凋亡激活的途径分为3种。 外源性途径始于细胞表面死亡受体。细胞死亡受体属于肿瘤坏死因子TNF、神经生长因子NGF超家族，如Fas、TNFR1(TNF receptor-1) 。 由于各种细胞凋亡信号的刺激，FasL(Fas ligand)和TNF α作用于相应的受体，使得内源性Fas相关死亡结构域(Fas associated death domain，FADD)和Fas发生直接的作用，生成FasL-Fas-FADD凋亡复合物而使细胞凋亡。而TNFR相关死亡结构域(TNFR associated death domain，TRADD)通过与死亡域间的相互作用，与TNFR1直接结合。间接使TNFR1