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1、细胞衰老与细胞凋亡第1页，共84页，编辑于2022年，星期二 衰老和死亡是生命的基本现象，生命要不断的更新，种族要不断的繁衍。而这种过程就是在生与死的矛盾中进行的。至少从细胞水平来看，死亡是不可避免的。衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平细胞水平以及分子水平等不同的层次。第2页，共84页，编辑于2022年，星期二衰老是细胞的一种重要的生命活动。衰老是细胞的一种重要的生命活动。100100多年前多年前1960s1960sHayflickHayflick界限界限 第第1 1节节 细胞衰老细胞衰老 （CELL AGING,CELL SENESCENCECELL AGING,C
2、ELL SENESCENCE）细胞衰老的研究细胞衰老的研究第3页，共84页，编辑于2022年，星期二 成人早衰症成人早衰症（WernerWerner氏综合症）氏综合症）婴幼儿早衰症婴幼儿早衰症（Hayflick-GuilfordHayflick-Guilford综合症综合症 ）第4页，共84页，编辑于2022年，星期二决定细胞衰老的因素在细胞内部，决定细胞衰老的因素在细胞内部，而不在外部环境。而不在外部环境。决定细胞衰老的表达是细胞核而决定细胞衰老的表达是细胞核而不是细胞质。不是细胞质。（长寿基因和衰老基因）（长寿基因和衰老基因）细胞在体内条件下的衰老细胞在体内条件下的衰老第5页，共84页，编
3、辑于2022年，星期二衰老细胞结构的变化衰老细胞结构的变化细胞核：细胞核：核膜的内折，染色质固缩化核膜的内折，染色质固缩化内质网：内质网：有序排列被破坏，弥散于核周胞质中有序排列被破坏，弥散于核周胞质中糙面内质网解体，减少。糙面内质网解体，减少。线粒体：线粒体：数目减少，体积增大数目减少，体积增大;有时可看到嵴。有时可看到嵴。致密体：致密体：积累增多（是由溶酶体或线粒体转化）积累增多（是由溶酶体或线粒体转化）膜系统的变化：膜系统的变化：凝胶相或固相，通透性和流动性降低凝胶相或固相，通透性和流动性降低细胞间间隙连接减少细胞间间隙连接减少组成间隙连接的膜内颗粒聚集体变小组成间隙连接的膜内颗粒聚集体
4、变小第6页，共84页，编辑于2022年，星期二 衰老症状 原因分析皮肤干燥、发皱皮肤干燥、发皱头发变白头发变白老人斑老人斑吸收能力下降吸收能力下降细胞水分减少，体积减小细胞水分减少，体积减小细胞内的细胞内的酶酶活性降低活性降低细胞内色素细胞内色素(脂褐素脂褐素)的累积的累积细胞细胞膜通透性膜通透性功能改变功能改变无力无力细胞内细胞内呼吸呼吸速度减慢速度减慢衰老症状与原因分析衰老症状与原因分析第7页，共84页，编辑于2022年，星期二就生物个体而言，在其整个的生长发育过程中也不断地发生细胞选择性地死亡，这对保证机体的生存，保持机体对内外环境变化的适应能力，维持其正常的发育均具有重要意义。此种细胞
5、死亡称为编程性细胞死亡（programmed cell death，PCD），也称细胞凋亡（apoptosis）。编程性细胞死亡编程性细胞死亡第8页，共84页，编辑于2022年，星期二细胞凋亡（细胞凋亡（apoptosisapoptosis）由基因控制的自主性有序死亡，亦由基因控制的自主性有序死亡，亦称程序性死亡称程序性死亡(programmed cell(programmed cell death,PCD)death,PCD)Apo-ptosisApo-ptosis来源于希腊语，来源于希腊语，from fallfrom fall;细胞的死亡犹如秋天细胞的死亡犹如秋天树叶的凋落树叶的凋落196
6、51965年年Kerr,J.F.R.Kerr,J.F.R.对大鼠肝脏门静脉结扎后肝细胞溶酶体对大鼠肝脏门静脉结扎后肝细胞溶酶体的观察的观察(J Pathol.Bacteriol.90:419,1965)(J Pathol.Bacteriol.90:419,1965)19721972年澳大利亚年澳大利亚KerrKerr和和CurryCurry提出提出第9页，共84页，编辑于2022年，星期二第10页，共84页，编辑于2022年，星期二*线虫线虫(C.elegant)(C.elegant)中的细胞程序性死亡中的细胞程序性死亡 线虫线虫:成体成体 959 959 个细胞个细胞,但在发育过程中有但在发
7、育过程中有131131个细胞会注定发生个细胞会注定发生PCDPCDPCDPCD发生时间发生时间:1h:1h 左右左右参与线虫参与线虫PCDPCD的基因，目前已知的有的基因，目前已知的有1414个个凋亡的回顾凋亡的回顾第11页，共84页，编辑于2022年，星期二 (programmed cell death,PCD)(programmed cell death,PCD)经典凋亡模型经典凋亡模型第12页，共84页，编辑于2022年，星期二 PCD已经提出20多年了，但是发现其生物学上的重大意义还是近年的事。PCD和遗传、进化、发育、病理及至肿瘤的发生、发展及其放疗、化疗等均有密切的关系。年诺贝尔生
8、理学或医学奖分别授予了英国科学家悉尼布雷内、美国科学家罗伯特霍维茨和英国科学家约翰苏尔斯顿，以表彰他们发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。第13页，共84页，编辑于2022年，星期二 Sydney Brenner 1/3 of the prize United Kingdom The Molecular Sciences Institute Berkeley,CA,USA b.1927(in Union of South Africa)H.Robert Horvit 1/3 of the prize USA Massachusetts Institute of Technol
9、ogy(MIT)Cambridge,MA,USA b.1947John E.SulstonUnited Kingdom The Wellcome Trust Sanger Institute Cambridge,United Kingdom b.1942THE 2002 NOBEL PRIZE WINNER第14页，共84页，编辑于2022年，星期二 THE NOBEL DIPlOMA第15页，共84页，编辑于2022年，星期二2002年诺贝尔医学与生理学颁奖仪式，瑞典斯德哥尔摩音乐厅。年诺贝尔医学与生理学颁奖仪式，瑞典斯德哥尔摩音乐厅。第16页，共84页，编辑于2022年，星期二Sydney
10、 Brenner receiving his Nobel Prize from His Majesty the King at the Stockholm Concert Hall.Photo:Hans Mehlin,Nobel e-Museum第17页，共84页，编辑于2022年，星期二1.细胞凋亡和一般性衰老死亡区分开来，证明了细胞凋亡的必然性；2.基因分析与细胞的分裂、分化以及器官的发育联系起来;3.细胞凋亡机理为艾滋病、肿瘤和癌症等疾病的治疗提供了寻找新方法的可能。第18页，共84页，编辑于2022年，星期二“程序性细胞死亡”是细胞的一种生理性、主动性的“自觉自杀行为”，这些细胞死得有
11、规律，似乎是按编好了的“程序”进行的，其死亡过程犹如秋天片片树叶的凋落，所以这种细胞死亡又称为“细胞凋亡”。第19页，共84页，编辑于2022年，星期二包括人类在内的生物是由细胞组成的，细胞的诞生固然非常重要，但细胞的死亡也重要。第20页，共84页，编辑于2022年，星期二早在世纪年代初期，科学家就开始探索“程序性细胞死亡”的奥秘。但要揭开这一奥秘，需要选择一个合适的研究对象，像细菌这样的单细胞生物太简单，而像哺乳动物这样由大量细胞组成的生物又太复杂，科学家最终选择了线虫。线虫长仅毫米，细胞数量不多，功能也不复杂，而且它身体透明，便于用显微镜观测。第21页，共84页，编辑于2022年，星期二这
12、位获奖者的成果为其他科学家研究“程序性细胞死亡”提供了重要基础，后来科学家又在这一领域取得了一系列新成绩。科学家们发现，控制“程序性细胞死亡”的基因有两类，一类是抑制细胞死亡的，另一类是启动或促进细胞死亡的。两类基因相互作用控制细胞正常死亡。第22页，共84页，编辑于2022年，星期二如果能发现所有的调控基因，分析其功能，研究出能发挥或抑制这些基因功能的药物，那么就可加速癌细胞自杀，达到治疗癌症的目的，而同时提高免疫细胞的生命力，则达到抵御艾滋病的目的。第23页，共84页，编辑于2022年，星期二细胞凋亡与坏死的区别细胞凋亡与坏死的区别1 1细胞凋亡细胞凋亡细胞凋亡多发生于生理情况下，故可称为
13、生理性死亡，部分病理刺激也可诱导凋亡。其特征为1.细胞骨架的扰乱，粘附力降低，伴随细胞皱缩而产生的胞质和核的浓缩;2.膜发泡;3.核中沿核周缘染色质凝集，继而染色质降解，凝胶电泳检测呈现180200bp及其倍数的特征梯度（ladder）;4.形成膜包围的断裂片段的凋亡小体（apoptosis bodies）.第24页，共84页，编辑于2022年，星期二 膜通透性增高，细胞水肿，内质网膨胀，膜通透性增高，细胞水肿，内质网膨胀，线粒体膨胀破裂，酶被释放，染色质凝集，线粒体膨胀破裂，酶被释放，染色质凝集，核固缩，细胞溶解，胞质内容物释放，导致核固缩，细胞溶解，胞质内容物释放，导致炎症反应。炎症反应。
14、2 2细胞坏死细胞坏死细胞坏死（necrosis）是区别于细胞凋亡的另一种细胞死亡方式，由多种致病因子如局部缺血，物理、化学和生物因子的作用而产生的急性损伤所致，故称为病理性死亡。第25页，共84页，编辑于2022年，星期二细胞凋亡与坏死的比较 坏死坏死 凋亡凋亡强刺激强刺激弱刺激弱刺激溶酶释出，炎症反应溶酶释出，炎症反应ATP(-)ATP 第26页，共84页，编辑于2022年，星期二Apoptotic bodies（凋亡小体）（凋亡小体）哺乳类的细胞凋亡哺乳类的细胞凋亡过程过程-Apoptosis第27页，共84页，编辑于2022年，星期二第28页，共84页，编辑于2022年，星期二检测细胞
15、凋亡的方法检测细胞凋亡的方法 组织切片中的凋亡细胞分散，数量少，迅速组织切片中的凋亡细胞分散，数量少，迅速为巨噬细胞所吞食。为巨噬细胞所吞食。Giemsa Giemsa 染色、孚尔根染色或染色、孚尔根染色或Hoechest 33342Hoechest 33342等荧光染色。在光镜下镜检、可等荧光染色。在光镜下镜检、可观察到染色质凝集、边缘化，凋亡小体出现，巨观察到染色质凝集、边缘化，凋亡小体出现，巨噬细胞的吞食等现象。噬细胞的吞食等现象。1 1形态学形态学组织切片中坏死灶周围有炎症反应，淋巴细胞集组织切片中坏死灶周围有炎症反应，淋巴细胞集中。中。死亡死亡凋亡凋亡第29页，共84页，编辑于202
16、2年，星期二在小鼠肌肉中生长的在小鼠肌肉中生长的P815肿瘤细胞中因缺血诱导的坏死，示浓缩的染肿瘤细胞中因缺血诱导的坏死，示浓缩的染色质块的病态的边缘、膨胀的线粒体和分解的膜。色质块的病态的边缘、膨胀的线粒体和分解的膜。第30页，共84页，编辑于2022年，星期二孚尔根染色、孚尔根染色、DNADNA荧光染色可显示染色质凝集、断荧光染色可显示染色质凝集、断片等现象。片等现象。台盼蓝染色，凋亡细胞仍是拒染而坏死细胞是台盼蓝染色，凋亡细胞仍是拒染而坏死细胞是着色的，表明凋亡细胞还保持着一定生物活性。着色的，表明凋亡细胞还保持着一定生物活性。坏死细胞胞质不浓缩而是明显肿胀，无凋亡小体。坏死细胞胞质不浓
17、缩而是明显肿胀，无凋亡小体。电镜下凋亡细胞的核缩小，染色质边缘化、凝电镜下凋亡细胞的核缩小，染色质边缘化、凝集、电子密度高。晚期则形成核碎片和胞质内的集、电子密度高。晚期则形成核碎片和胞质内的细胞器混合在一起被细胞膜包围的凋亡小体；内细胞器混合在一起被细胞膜包围的凋亡小体；内质网到后期膨胀成泡状，胞质密度增高，质网到后期膨胀成泡状，胞质密度增高，胞膜胞膜绒毛减少；凋亡小体最后脱离胞体，被巨噬细胞绒毛减少；凋亡小体最后脱离胞体，被巨噬细胞所吞噬。所吞噬。第31页，共84页，编辑于2022年，星期二正常细胞核 凋亡细胞核细胞发生凋亡时，染色质会固缩。所以Hoechst染色时，细胞核会呈致密浓染，或
18、呈碎块状致密浓染。第32页，共84页，编辑于2022年，星期二返回前进第33页，共84页，编辑于2022年，星期二Apoptosis of ANA-1 Apoptosis of ANA-1 cell induced by cell induced by CurcuminCurcumin?第34页，共84页，编辑于2022年，星期二Human lymphoma cells treated with the chemotherapy agent camptothecin.The cells that are undergoing apoptosis appear yellow and show t
19、he characteristic membrane blebbing(bubble formation)seen in cells dying via apoptosis.第35页，共84页，编辑于2022年，星期二线虫线虫(C.clegansC.clegans)凋亡凋亡细胞是自身细胞是自身cdc3cdc3和和ced4ced4基因表达依赖性的，凋基因表达依赖性的，凋亡细胞被邻近细胞吞食。亡细胞被邻近细胞吞食。第36页，共84页，编辑于2022年，星期二2DNA电泳提取细胞基因组DNA，通过琼脂糖凝胶电泳，凋亡细胞DNA显示出180200bp及其不同倍数的梯带，被视为最典型的凋亡指标。因被激活
20、的核酸内切酶选择性地在核小体的连接段（linker）处切断所致。坏死细胞DNA则被核酸内切酶无规则地切断，在培养液中细胞溶解后放出DNA片段，故在电泳胶上呈弥散的涂抹状。第37页，共84页，编辑于2022年，星期二DNA电泳+necrosisapoptosis第38页，共84页，编辑于2022年，星期二3流式细胞光度术 由于核酸内切酶对DNA的降解成小片段，通过固定改变膜通透性，经PI或Hoechest33342染色，G1期出现低于2C DNA含量的峰，成为细胞凋亡的重要标志之一。第39页，共84页，编辑于2022年，星期二全反式维甲全反式维甲酸处理人酸处理人HL-HL-6060细胞后，流细胞
21、后，流式细胞光度仪式细胞光度仪对细胞对细胞DNADNA含含量分析药物处量分析药物处理后第理后第5 5、6 6天天明显出现明显出现G Gl l期期小峰小峰第40页，共84页，编辑于2022年，星期二 4凋亡细胞的原位标记 由于凋亡细胞DNA为核酸内切酶降解产生3OH的缺口和末端，故可用原位缺口平移法(in situ nick translation)或原位末端标记法（TUNEL）显示凋亡细胞。根据需要可采用生物素、地高辛、荧光素和同位素等标记物，如标记的荧光素可以在流式细胞仪上进行定量分析凋亡与非凋亡细胞。原位标记法的最大优点在于，能在组织切片上识别难于判断的凋亡细胞，不足之处为缺乏专一性，但可
22、结合形态学予以正确判断。第41页，共84页，编辑于2022年，星期二HL-60 cells（急粒，p53缺陷）被喜树碱诱导3小时。DNA段端被荧光标记的脱氧核苷酸末端转移酶标记。第42页，共84页，编辑于2022年，星期二5细胞膜磷脂酰丝氨酸（PS）荧光显示 PS在非凋亡细胞中分布于细胞内膜，细胞凋亡后，细胞内膜转至膜外，PS被巨噬细胞识别后被吞噬。而PS出现在细胞膜外，可作为凋亡细胞的标志。钙结合蛋白(annexin V)依靠Ca2+与PS结合，使用荧光标记的钙结合蛋白(annexin Vfluos)及PI两种荧光可在流式细胞仪上定量地区别凋亡、坏死和正常的细胞。亦可用荧光显微镜鉴定个别的凋
23、亡细胞。第43页，共84页，编辑于2022年，星期二 Jurkat 人类白血病T细胞经喜树碱处理，ps外翻，早期凋亡特异性的特征被annexin5检测到。晚期凋亡和坏死细胞被pi染色 第44页，共84页，编辑于2022年，星期二第45页，共84页，编辑于2022年，星期二第46页，共84页，编辑于2022年，星期二confocal microscopy共聚焦显微镜用于检测凋亡 第47页，共84页，编辑于2022年，星期二第48页，共84页，编辑于2022年，星期二细胞凋亡的生物学意义细胞凋亡是机体自我保护机细胞凋亡是机体自我保护机制，是长期遗传、进化的结果，制，是长期遗传、进化的结果，以保证生
24、物的世代延续。以保证生物的世代延续。确保正常发育生长：清除多余的细胞确保正常发育生长：清除多余的细胞维持内环境稳定：清除受损、突变、维持内环境稳定：清除受损、突变、衰老的细胞衰老的细胞积极防御功能：对病毒感染细胞阻止积极防御功能：对病毒感染细胞阻止 复制复制第49页，共84页，编辑于2022年，星期二细胞凋亡的过程细胞凋亡的过程1 1 凋亡信号转导：启动信号凋亡信号转导：启动信号CaCa2+2+、cAMPcAMP、神经酰胺神经酰胺 2 2 凋亡基因激活：表达酶类和其他物质凋亡基因激活：表达酶类和其他物质3 3 细胞凋亡的执行：核酸内切酶细胞凋亡的执行：核酸内切酶(DNase)(DNase)和和
25、CaspasesCaspases4 4 凋亡细胞的清除：被临近的凋亡细胞的清除：被临近的MM或其他或其他细胞吞噬分解细胞吞噬分解第50页，共84页，编辑于2022年，星期二凋亡时细胞的主要变化凋亡时细胞的主要变化形态学改变形态学改变 胞膜空泡化胞膜空泡化 固缩固缩 出芽出芽 染色质边集染色质边集脱接触脱接触凋亡小体凋亡小体第51页，共84页，编辑于2022年，星期二第52页，共84页，编辑于2022年，星期二第53页，共84页，编辑于2022年，星期二细胞凋亡的生化改变细胞凋亡的生化改变1 1 DNA DNA的片段化：梯状条带形成？的片段化：梯状条带形成？核小体连接区被切开：染色质核小体连接区
26、被切开：染色质300 kb50kbn180200bp180200bp或其整倍数片段或其整倍数片段5min90min第54页，共84页，编辑于2022年，星期二2 2 内源性核酸内切酶激活及其作用内源性核酸内切酶激活及其作用由一系列胞内信号转导环节激活，执由一系列胞内信号转导环节激活，执行染色质行染色质DNADNA切割切割第55页，共84页，编辑于2022年，星期二Caspase 8的激活，需要的激活，需要FADD(Fas associated protein with death domain)Caspase 9 激活，需要通过激活，需要通过CARD（caspase-recruitment d
27、omain)、Apaf-1、细胞色素、细胞色素c、ATP等多个因子的参与。等多个因子的参与。细胞色素细胞色素C、Apaf-1和和pro-caspase 9 组成了组成了“Apoptosome”（凋亡体）凋亡体）第56页，共84页，编辑于2022年，星期二3 3 凋亡蛋白酶（凋亡蛋白酶（caspasescaspases）的激活及其）的激活及其作用作用是一组对底物天冬氨酸部位有特异水解作用，其是一组对底物天冬氨酸部位有特异水解作用，其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶（活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶（c cysteine-ysteine-containing containing a aspartate-
28、spartate-s spicific picific p proteroteasease）至少有）至少有1313个成员个成员Cysteine Cysteine 半胱氨酸半胱氨酸 Aspartate Aspartate 天冬氨酸天冬氨酸spicific proteasespicific protease第57页，共84页，编辑于2022年，星期二caspasescaspases功能功能灭活细胞凋亡的抑制物灭活细胞凋亡的抑制物:如如Bcl-2Bcl-2水解蛋白质结构，细胞解体，凋亡水解蛋白质结构，细胞解体，凋亡小体小体在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白：在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白：使其获得或
29、丧失功能使其获得或丧失功能第58页，共84页，编辑于2022年，星期二细胞凋亡的调控 细胞凋亡是细胞自杀现象，是受到一定程细胞凋亡是细胞自杀现象，是受到一定程序的控制的。如细胞接受凋亡信号，通过一系序的控制的。如细胞接受凋亡信号，通过一系列的信号传递，凋亡有关的正负调节基因的表列的信号传递，凋亡有关的正负调节基因的表达，达，CaCa2+2+的变化，酶的激活等，最终导致细胞的变化，酶的激活等，最终导致细胞凋亡。目前发现与细胞凋亡有关的基因有三类，凋亡。目前发现与细胞凋亡有关的基因有三类，即即促进细胞凋亡的基因促进细胞凋亡的基因，抑制细胞凋亡的基因抑制细胞凋亡的基因和和在细胞凋亡过程中表达的基因在
30、细胞凋亡过程中表达的基因。若按基因效应。若按基因效应划分，则可分为原癌基因、抑癌基因、病毒基因、划分，则可分为原癌基因、抑癌基因、病毒基因、生长及其抑制因子基因、细胞受体基因和蛋白激生长及其抑制因子基因、细胞受体基因和蛋白激酶基因等。酶基因等。第59页，共84页，编辑于2022年，星期二诱导性因素：激素，生长因子、理化因诱导性因素：激素，生长因子、理化因素、免疫、微生物素、免疫、微生物细胞凋亡相关因素细胞凋亡相关因素抑制性因素：抑制性因素：细胞因子细胞因子 IL-2 IL-2，神经生长因子，神经生长因子激素激素ACTHACTH、睾酮、雌激素、睾酮、雌激素其它其它ZnZn2+2+、苯巴比妥、半胱
31、氨酸蛋白苯巴比妥、半胱氨酸蛋白酶抑制剂、酶抑制剂、EBEB病毒、中性氨基酸病毒、中性氨基酸第60页，共84页，编辑于2022年，星期二细胞凋亡信号的转导诱导信号诱导信号cellR神经酰胺神经酰胺多途径多途径RSAPK/JNKP53 基因基因NF-kB,JNK/AP-1途径途径激活激活bax or 下调下调bcl-2ROSmtDNA第61页，共84页，编辑于2022年，星期二凋亡信号转导系统特点凋亡信号转导系统特点 多样性：不同种类的细胞系统不同多样性：不同种类的细胞系统不同 偶联性：与增殖分化的信号系统交叉偶联偶联性：与增殖分化的信号系统交叉偶联 同一性：多因素，共用同一系统触发同一性：多因素
32、，共用同一系统触发 多途性：同一诱导因素启动多条信号转多途性：同一诱导因素启动多条信号转导途径导途径第62页，共84页，编辑于2022年，星期二凋亡相关基因凋亡相关基因抑制凋亡基因：抑制凋亡基因：bcl-2bcl-2促进凋亡基因：促进凋亡基因：fasfas，P53P53双向调控基因：双向调控基因：c-mycc-myc，bclxbclx第63页，共84页，编辑于2022年，星期二1ced基因在线虫中已发现在线虫中已发现1414个与细胞凋亡相关的个与细胞凋亡相关的基因。其研究得比较深入的有基因。其研究得比较深入的有cedced3 3和和ced-ced-4 4以及促进细胞凋亡的有关基因。以及促进细胞
33、凋亡的有关基因。ced-4ced-4的的详细功能尚不十分清楚，但详细功能尚不十分清楚，但Ced-3Ced-3蛋白有蛋白有530530个氨基酸，其中含有约个氨基酸，其中含有约100100个氨基酸长度的个氨基酸长度的丝氨酸富含区，提示磷酸化在细胞凋亡中有丝氨酸富含区，提示磷酸化在细胞凋亡中有十分重要的作用。十分重要的作用。第64页，共84页，编辑于2022年，星期二 在哺乳动物中克隆出一个与在哺乳动物中克隆出一个与ced-3ced-3相似相似的基因为白细胞介素的基因为白细胞介素1 1转化酶转化酶(inter-(inter-leukin-1leukin-1 converting enzyme con
34、verting enzyme，ICE)ICE)，是一种底物特异性半胱氨酸蛋白酶，可裂解是一种底物特异性半胱氨酸蛋白酶，可裂解IL-1-IL-1-前体为前体为17.5kDa17.5kDa的成熟形式的的成熟形式的ILIL1 1。第65页，共84页，编辑于2022年，星期二由果蝇由果蝇(D.melanogasterD.melanogaster)中克隆出中克隆出rprrpr(reaperreaper)基因，编码基因，编码6565个氨基酸的短链多肽，个氨基酸的短链多肽，其迅速表达可诱导细胞凋亡，但并非参加一切其迅速表达可诱导细胞凋亡，但并非参加一切细胞的凋亡。其在进化中的保守性有待深入研细胞的凋亡。其在
35、进化中的保守性有待深入研究。究。2rpr基因第66页，共84页，编辑于2022年，星期二 它定位于人的第它定位于人的第1818号染色体，在淋巴瘤号染色体，在淋巴瘤中极易发生染色体易位中极易发生染色体易位(14(14：18)18)，使，使bclbcl-2-2与与1414号染色体上号染色体上IgHIgH基因并列而导致过表达。基因并列而导致过表达。它编码它编码26kDa26kDa的的Bcl-2aBcl-2a及及22kDa22kDa的的Bcl-2Bcl-2蛋白。蛋白。bcl-2bcl-2是一个不断在扩增的多基因家族是一个不断在扩增的多基因家族的原型的原型(prototypes)(prototypes)
36、，其在哺乳类中的家族，其在哺乳类中的家族成员有成员有BclBcl-，MclMcl-1-1，BaxBax，BakBak，BadBad，A A1 1和和BikBik-1-1。3Bcl-2第67页，共84页，编辑于2022年，星期二Bcl-2 Bcl-2 229aa 229aa构成（鼠构成（鼠236236）分在线粒）分在线粒体内膜体内膜,细胞内膜表面，内质网，核膜等细胞内膜表面，内质网，核膜等处处 *Bcl-2-*Bcl-2-B B c cell ell l lymphoma/leukemia-2ymphoma/leukemia-2 *Bcl-2Bcl-2 和和C.elegans C.elegans
37、 中的中的ced-9ced-9 有很高的有很高的同源性，具有促进细胞存活的功能同源性，具有促进细胞存活的功能第68页，共84页，编辑于2022年，星期二大量实验证明它是多细胞动物中普遍存大量实验证明它是多细胞动物中普遍存在的在的“长寿长寿”基因，如神经元寿命长，基因，如神经元寿命长，bclbcl-2-2的表达则高于其他类型细胞。的表达则高于其他类型细胞。*Bcl-2*Bcl-2的功能是延长细胞的寿命，而的功能是延长细胞的寿命，而不是刺激细胞的增殖不是刺激细胞的增殖第69页，共84页，编辑于2022年，星期二Bcl-2Bcl-2抗凋亡机制抗凋亡机制直接的抗氧化直接的抗氧化抑制线粒体释放促凋亡的蛋
38、白质抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质抑制促凋亡的抑制促凋亡的BaxBax，BakBak细胞毒作用细胞毒作用抑制抑制CaspasesCaspases激活激活维持细胞钙稳态维持细胞钙稳态第70页，共84页，编辑于2022年，星期二线虫线虫C.elegans 和哺乳类细胞的死亡途径比较和哺乳类细胞的死亡途径比较第71页，共84页，编辑于2022年，星期二它是一个多功能的原癌基因，它是一个多功能的原癌基因，c-mycc-myc可促进可促进细胞分裂，参与细胞的转化。细胞分裂，参与细胞的转化。c-mycc-myc存在于核存在于核仁，并可结合在特异的仁，并可结合在特异的DNADNA序列上发挥转化序列上发挥转化因
39、子的作用。它既可诱导细胞凋亡，又可抑因子的作用。它既可诱导细胞凋亡，又可抑制细胞凋亡。制细胞凋亡。4c-myc基因 第72页，共84页，编辑于2022年，星期二c-myc c-myc 转录调节因子转录调节因子 依赖依赖GFGFBcl-x Bcl-xlBcl-x Bcl-xl抑凋亡抑凋亡 Bcl-xs Bcl-xs促凋亡促凋亡第73页，共84页，编辑于2022年，星期二 p53p53是肿瘤抑制基因，野生型是肿瘤抑制基因，野生型p53p53可诱导可诱导细胞凋亡。缺乏细胞凋亡。缺乏p53p53功能的癌细胞若转染功能的癌细胞若转染p53p53基因并使其过表达基因并使其过表达p53p53时，导致生长抑制
40、。时，导致生长抑制。p53p53诱导细胞周期阻断的能力，长期以来认为其诱导细胞周期阻断的能力，长期以来认为其机理是抑制了肿瘤细胞生长，现在认为机理是抑制了肿瘤细胞生长，现在认为p53p53促促进细胞凋亡可能是肿瘤生长抑制的主要原因。进细胞凋亡可能是肿瘤生长抑制的主要原因。5p53基因第74页，共84页，编辑于2022年，星期二P53-野生型诱导凋亡，在野生型诱导凋亡，在G1期期发挥卡点功能发挥卡点功能有缺陷有缺陷DNACIP表表达达启动修复启动修复失败失败启动凋亡启动凋亡CIP-cyclin dependent kinase interacting protien-1P53=molecular
41、 policeman?第75页，共84页，编辑于2022年，星期二G1SG2MCyclin A+CDKCyckin A+CDK1Cyclin BCyclin Dp53Bax+Bcl-2molecular policeman?Blocking IGF+R第76页，共84页，编辑于2022年，星期二 FasFas和和ApoApo-1-1是分别从人的是分别从人的T T琳巴细胞琳巴细胞瘤瘤KT3KT3细胞株及人细胞株及人B B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤SKW6.4SKW6.4株株分离的两个分离的两个cDNAcDNA克隆，序列分析证明两克隆，序列分析证明两者完全一致，为同一分子。者完全一致，为同一分子。199
42、31993年在美年在美国国BostonBoston召开的第五届人类白细胞抗原召开的第五届人类白细胞抗原分型国际会议上，正式命名分型国际会议上，正式命名ApoApo-1-1FasFas为为CD 95CD 95。6FasApo-1第77页，共84页，编辑于2022年，星期二 Fas L(Fas ligand)为人和鼠的Fas的配体。激活的T淋巴细胞高表达Fas L。Fas和Fas L结合则诱导细胞凋亡，但如何激活细胞凋亡的机理尚不清楚。第78页，共84页，编辑于2022年，星期二 ICEICE基因是由哺乳类中克隆出的基因是由哺乳类中克隆出的cdc-3cdc-3的同的同源基因，源基因，ICEICE的
43、前体为的前体为p45p45，有，有p20p20及及p10 2p10 2个亚个亚基，基，p45p45可能自身参与这一催化过程，可能自身参与这一催化过程，(p20(p20p10)p10)2 2形成有活性的形成有活性的ICE IICE I。Rat-1Rat-1细胞中细胞中ICEICE过过量表达可导致细胞凋亡，如将量表达可导致细胞凋亡，如将ICEICE的催化位点的催化位点Cys 285Cys 285突变，则细胞不能凋亡。突变，则细胞不能凋亡。7ICE基因第79页，共84页，编辑于2022年，星期二细胞凋亡的基因调控1.线虫细胞凋亡的基因调控第80页，共84页，编辑于2022年，星期二2果蝇细胞凋亡基因
44、的调控各种内外信号通过传导汇集于各种内外信号通过传导汇集于rprrpr，经过它的整合，调节下游，经过它的整合，调节下游基因的活动，如激活基因的活动，如激活ced3ced3ICEICE或抑制或抑制ced9ced9，bcl-2bcl-2则可诱导凋则可诱导凋亡亡第81页，共84页，编辑于2022年，星期二3哺乳类细胞凋亡的基因调控(1)Bcl-2(1)Bcl-2、Bcl-2Bcl-2同源蛋白及其结合蛋白：同源蛋白及其结合蛋白：Bcl-2Bcl-2蛋白定蛋白定位于线粒体、内质网和核膜上，在胚胎组织中广泛表达。位于线粒体、内质网和核膜上，在胚胎组织中广泛表达。近年来通过生化及分子生物学技术，陆续发现了一
45、近年来通过生化及分子生物学技术，陆续发现了一系列系列Bcl-2Bcl-2相关蛋白，其中一些和相关蛋白，其中一些和Bcl-2Bcl-2一样可抑制细胞一样可抑制细胞凋亡，如凋亡，如BcI-XLBcI-XL，Bag-1Bag-1等：有些则抑制等：有些则抑制Bcl-2Bcl-2效应，刺效应，刺激细胞凋亡，如激细胞凋亡，如BaxBax、Bcl-XSBcl-XS、BadBad及及BakBak等。等。Bag-1 Bag-1和和Bcl-2Bcl-2的共同表达可抑制的共同表达可抑制FasFas或细胞毒性或细胞毒性T T细胞介导细胞介导的细胞凋亡，而单独的的细胞凋亡，而单独的Bcl-2Bcl-2则不能抑制，也许可
46、以解释为什则不能抑制，也许可以解释为什么存在么存在BclBcl2 2依赖和不依赖的细胞凋亡。依赖和不依赖的细胞凋亡。第82页，共84页，编辑于2022年，星期二(2)(2)细胞周期、细胞凋亡对肿瘤的发生与发展细胞周期、细胞凋亡对肿瘤的发生与发展的调控：许多细胞周期调控基因如的调控：许多细胞周期调控基因如cyclinD3cyclinD3、RbRb、c-mycc-myc、c-fosc-fos、p53p53等也是癌基因或抑癌基因。等也是癌基因或抑癌基因。凋亡和癌症的发生、发展有着密切关系，凋亡和癌症的发生、发展有着密切关系，如如bcl-2bcl-2为癌基因又可抑制细胞凋亡，为癌基因又可抑制细胞凋亡，
47、p53p53过去认过去认为是抑癌基因，但也对细胞周期为是抑癌基因，但也对细胞周期G G1 1S S，G G2 2M M检检验点验点(check point)(check point)有调控作用，过去认为有调控作用，过去认为p53p53抑制肿瘤生长是由于抑制了细胞周期的进展，抑制肿瘤生长是由于抑制了细胞周期的进展，现在认识到与现在认识到与p53p53促肿瘤细胞的凋亡密切相关。促肿瘤细胞的凋亡密切相关。第83页，共84页，编辑于2022年，星期二细胞凋亡是机体自身维持稳定的机制，过细胞凋亡是机体自身维持稳定的机制，过度的细胞增殖正是因为应该凋亡清除的细胞保度的细胞增殖正是因为应该凋亡清除的细胞保留下来，发生癌变而出现失控的增殖。细胞凋留下来，发生癌变而出现失控的增殖。细胞凋亡是多基因正负调控，最后通过最终共同通路亡是多基因正负调控，最后通过最终共同通路而完成，因而，对细胞周期及相关基因的研究而完成，因而，对细胞周期及相关基因的研究，有助于阐明细胞凋亡的机理。，有助于阐明细胞凋亡的机理。第84页，共84页，编辑于2022年，星期二