Cellularagingandprogrammedcelldeath.ppt

细胞凋亡是普遍存在的 2002年诺贝尔生理学或医学奖： 英国科学家悉尼·布伦纳（Sydney?Brenner） 英国科学家约翰·苏尔斯顿（John?E.?Sulston?） 美国科学家罗伯特·霍维茨（H.?Robert?Horvitz） ◆2002年的诺贝尔生理学和医学奖授予了在器官发育和程序性细胞死亡研究领域中做出奠基性贡献的3位科学家: ●英国的Brenner、Sulston和美国的Horvitz ●他们创造性地用线虫作为实验模型,实现了对器官发育过程中细胞分裂、分化的原位观察,完成了细胞图谱的绘制, ●在此基础上发现并研究了调控器官发育程序性细胞死亡的关键基因及其功能并进一步在高等哺乳动物中发现了相关功能基因。 图A：细胞坏死；图B,C：细胞凋亡 Hayflick界限(Hayflick Limitation） 1. Hayflick的经典实验：从胎儿肺取到的成纤维细胞可在体外培养条件下传代50次。而从成人肺取到的成纤维细胞只能传代20次，可见细胞的增殖能力与供体的年龄有关。 概念： 细胞，至少是培养的二倍体细胞，不是不死的，而是有一定的寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限，这就是 Hayflick界限 2. 癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞，其染色体数目或形态已经不同于原先的细胞； 3. 细胞的增殖能力与供体年龄有关； 4. 物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系。 5. 二倍体细胞的衰老是由细胞本身决定的： 决定细胞衰老的因素在细胞内部，而不是外部的环境； 是细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老。 形态变化 思考题 1.衰老的特征是什么? 2.什么是 Hayflick界限? 3.细胞凋亡的概念，形态特征及其与坏死的区别是什么? 4.鉴定细胞凋亡有什么常用方法? 5.凋亡在有机体生长发育过程中有何重要意义? 6.凋亡的基本途径是什么? 三、细胞凋亡的分子调控机理 ●线虫(C.elegans)凋亡研究发现ced3,ced4基因促进 细胞凋亡，ced9基因阻止ced3/ced4的激活，抑制 细胞凋亡。Ced3哺乳类同源物是ICE(Interleukin- 1-converting enzyme)，即Caspase1 ●Caspase家族与凋亡 ●Bcl-2家族、线粒体与细胞凋亡 ●细胞凋亡的分子机理 Caspase家族与凋亡 ◆Caspase家族 ·Caspase活性位点是半胱氨酸(Cysteine)， 裂解靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽 键，因此称为Cysteine aspartic acic specific protease，即Caspase ◆Caspase活化 ◆胞外信号分子诱导的细胞凋亡途径 Caspase活化 Caspase自身以非活化的Procaspase存在，其激活依赖于其他的Caspase在它的天冬氨酸位点裂解活化或自身活化 胞外信号分子诱导的细胞凋亡途径 ·凋亡信号通路 当细胞接受凋亡信号分子(Fas,TNF等)后，凋亡细胞表面信号分子受体 相互聚集并与细胞内的衔接蛋白(Adaptor protein)结合，这些衔接蛋白又 募集Procaspases聚集在受体部位，Procaspase相互活化并产生级联反应，使细胞凋亡，下游Caspases活化后，作用底物： 裂解核纤层蛋白，导致细胞核形成凋亡小体； 裂解DNase结合蛋白，使DNase释放，降解DNA形成DNA Ladder; 裂解参与细胞连接或附着的骨架和其他蛋白，使凋亡细胞皱缩、 脱落，便于细胞吞噬；导致膜脂PS重排，便于吞噬细胞识别并吞噬。 Bcl-2家族、线粒体与细胞凋亡 ◆Bcl-2是一种原癌基因，是ced-9在哺乳类中的同源物，能抑制细胞凋亡；与线粒体及内质网膜相结合；Bcl-2蛋白的羧基末端有一穿膜的结构域；Bcl-2家族成员的基因中，常常含有三个保守的Bcl-2同源区，即BH1，BH2和BH3 ◆Bcl-2、线粒体与细胞凋亡 ◆哺乳动物细胞中发现的Apaf2即是CytC Bcl-2、线粒体与细胞凋亡 ◆当Caspase8活化后，它一方面作用于Procaspase3，另 一方面使Bid裂解成2个片段，其中含BH3结构域的C-端 片段被运送到线粒体，与Bcl-2/Bax的BH3结构域形成 复合物，导致细胞色素C释放。CytC与胞质中Ced4同源 物Apaf-1(凋亡蛋白酶活化因子apoptosis protease activating factor)结合并活化Apaf-1，活化的Apaf-1再 活化Procaspase9，最后引起细胞凋亡 BCL-2家