文档介绍：第四章 细胞凋亡及其调控
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细胞凋亡的特征及意义
细胞凋亡的发生机制
检测凋亡的常用方法和技术
细胞凋亡的调控
细胞凋亡与疾病
Biochemistry & Molecular Biology Cell
可能也丧失触发凋亡信号途径的能力
5、细胞凋亡可能与多种疾病的发生有直接联系
肿瘤，神经退行性疾病
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§ Mechanisms of apoptosis
Apoptosis is triggered by a variety of pathways
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Overview of the evolutionarily conserved apoptotis pathway in C. elegans and vertebrates.
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Regulators促进或抑制凋亡，CED-9 和 Bcl-2在营养因子存在的情况下抑制细胞凋亡.
Adapters 作用于调控蛋白和效应蛋白;在营养因子存在的情况下促进效应蛋白的激活.
蛋白酶 caspases（胱天蛋白酶） 是胞内一种重要的效应蛋白;其活化可导致胞内底物的降解，最终导致细胞死亡.
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一、caspase与细胞凋亡
1、caspase的种类与性质
胱天蛋白酶caspase（天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶）,活性位点含有QACXG（X=R，Q，C）保守氨基酸序列。
这类酶都以无活性的酶原形式合成并存储在细胞中。N-端为一个序列、长度特异的原结构域，是caspase的活性调节结构域，其后是一个大亚基和一个小亚基序列。
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Caspase被活化时，在原结构域C-端及大、小亚基间保守序列的Asp位点被切割，游离的大、小亚基结合成异二聚体，其活性中心由两个亚基的部分氨基酸序列共同构成。
caspase异二聚体可进一步二聚化，形成活性更强的四聚体。
Caspase activation requires dimerization and two cleavages.
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迄今共发现14种caspase，根据其结构的同源性分3个亚家族：
Caspase-1亚家族：caspase-1，4，5，11，12，13，14。它们的活化与炎症因子的合成有关，多数情况下不是细胞凋亡的直接效应分子。
Caspase-2亚家族：caspase-2
Caspase-3亚家族：caspase-3，6，7，8，9，10。它们都直接参与介导细胞凋亡过程
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根据caspase前体分子(procaspase)的N-端原结构域, 以及它们在细胞凋亡中的作用不同，caspase-3亚家族也可以分两类：
具有”long-prodomain”的起始分子initiators，如caspase-8, 9, 10等。
可以通过这种long-prodomain与胞膜上的受体和接头蛋白构成的caspase激活复合物结合，结果使caspase起始分子发生聚集，并通过分子间切割而活化，继而切割活化下游的caspase分子。
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具有“short-prodomain”的效应分子，如caspase-3, 6, 7。
它们不能相互聚集，只能作为上游caspase的底物，活化后作用于胞内多种蛋白质或酶类，促使细胞凋亡。
(p517, 表21-2）
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caspase对底物的酶切作用是高度特异的，至少可识别包括Asp在内的4个氨基酸残基并切割Asp后的肽键，该作用同时受底物空间结构的影响。
不同的caspase对其底物的氨基酸序列亲和力不同，与其功能相适应。
N- -Asp – X – X- X- -C
疏水 多样化
可变，Glu最佳
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Four caspase pathways involved in apoptosis
Adapted from “Cytokine Bulletin”
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Cell type-specific effector of apoptosis-inducing agents on caspase-9 or caspase-3 deficient mice
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2、caspase的活化
在不同的细胞凋亡因素刺激下，caspase在细胞内可以通过多种不同的途径被活化，然后切割并激