分子生物学-细胞凋亡-课件.ppt

1、细胞凋亡细胞凋亡 Apoptosis主要内容主要内容 细胞凋亡细胞凋亡（科普诗）（科普诗）一、概述一、概述（一）细胞凋亡研究简史细胞凋亡研究简史1 1 凋亡概念的形成凋亡概念的形成2019年年10月月7日英国人日英国人悉尼悉尼布雷诺尔、美国人罗伯特布雷诺尔、美国人罗伯特霍维霍维茨和英国人约翰茨和英国人约翰苏尔斯顿苏尔斯顿，因在，因在细胞程序性死亡细胞程序性死亡方面的研方面的研究获诺贝尔究获诺贝尔诺贝尔生理与医学奖诺贝尔生理与医学奖。他们不但发现在生物的器官发育过程中存在细胞程他们不但发现在生物的器官发育过程中存在细胞程序性死亡，而且阐明了细胞程序性死亡过程中的基因规律。序性死亡，而且阐明了细胞

2、程序性死亡过程中的基因规律。H.Robert HorvitzJohn E.Sulston THE NOBEL DIPlOMA2019年诺贝尔医学与生理学颁奖仪式，瑞典年诺贝尔医学与生理学颁奖仪式，瑞典斯德哥尔斯德哥尔摩音乐厅摩音乐厅。Sydney Brenner receiving his Nobel Prize from His Majesty the King at the Stockholm Concert Hall.Photo:Hans Mehlin,Nobel e-Museum（二）细胞死亡的方式1.细胞坏死(necrosis)坏死坏死坏死炎细胞浸润坏死炎细胞浸润细胞凋亡的概念：细胞

3、凋亡的概念：由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致 的细胞死亡过程的细胞死亡过程 细胞凋亡的特点：细胞凋亡的特点：细胞通过出芽的方式形成许多细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体凋亡小体；凋亡小体内凋亡小体内有结构完整的细胞器有结构完整的细胞器；溶酶体活性不增加溶酶体活性不增加 内切酶活化，内切酶活化，DNADNA片断化片断化，凝胶电泳图谱呈，凝胶电泳图谱呈梯状梯状 2.细胞凋亡(apoptosis)凋亡凋亡3.细胞程序性死亡细胞凋亡与细胞坏死的比较(一)细胞凋亡与细胞坏死的比较(二)（三）线虫（三）线虫(C.elegant)中的细胞程序性死亡中的细胞

4、程序性死亡隐杆秀丽线虫隐杆秀丽线虫（Caenorhabditis elegans,C elegans）低等蠕虫，虫体透明，低等蠕虫，虫体透明，易于观察体内细胞形态易于观察体内细胞形态的变化。的变化。经典凋亡模型经典凋亡模型Apoptosis is all around us（四）生理性细胞凋亡的作用多余细胞的清除生理性细胞凋亡的作用病毒DNA二、细胞凋亡的形态学二、细胞凋亡的形态学变化和生化改变变化和生化改变（一）细胞凋亡的形态学变化（一）细胞凋亡的形态学变化apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控空泡化固缩出芽边集凋亡小体 形态学特征：染色质边集染色质边集胸腺细胞胸腺

5、细胞正常正常凋亡凋亡A comparison of normal and apoptotic T-cells.胸腺细胞胸腺细胞正常正常凋亡（二）细胞凋亡的生化改变（二）细胞凋亡的生化改变DNA片断化caspase激活灭活凋亡抑制物水解活性蛋白水解结构蛋白Ca 2+/Mg 2+Zn 2+核酸内切酶激活300 kb50kbn180200180200bpbp或其整倍数片段或其整倍数片段5min90min2 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3 3 凋亡蛋白酶（凋亡蛋白酶（caspasescaspases）的激活及的激活及其作用其作用Caspase 8的激活，需要的激活，需要

6、FADD(Fas associated protein with death domain)Caspase 9 激活，需要通过激活，需要通过CARD（caspase-recruitment domain)、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）caspasescaspases功能功能三、细胞凋亡过程与调控三、细胞凋亡过程与调控（一）细胞凋亡的过程（一）细胞凋亡的过程凋亡诱因凋亡信号转导凋亡基因激活细胞凋亡凋亡细胞清除受体受体死亡信号DNas

7、e活化 Caspases活化 DNA片断 凋亡小体形成巨噬细胞吞噬、分解apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控凋亡过程凋亡过程受体受体cAMPCa2+神经酰胺神经酰胺凋亡相关凋亡相关基因激活基因激活信信号号转转导导细胞膜细胞核细胞核凋亡诱导因素凋亡诱导因素+Dnase激活激活Caspases激活激活死亡信号死亡信号apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控凋亡过程凋亡过程DNase激活激活Caspases激活激活凋亡细胞的凋亡细胞的清除清除凋亡执行凋亡执行（二）（二）细胞凋亡的调控细胞凋亡的调控诱导性因素激素和生长因子失衡理化因素免疫性因素微生物

8、学因素大量糖皮质激素淋巴细胞凋亡射线/高温/强酸/强碱/乙醇/抗癌药物CTL分泌粒酶HIVCD4+细胞凋亡抑制性因素细胞因子(IL-2/NGF)激素(ACTH/睾丸酮/雌激素)金属阳离子(Zn2+)药物(苯巴比妥/半胱氨酸酶抑制剂)病毒EB病毒/牛痘病毒凋亡信号转导系统特点凋亡信号转导系统特点2.2.细胞凋亡信号的转导细胞凋亡信号的转导APOPTOSIS腺苷酸环化酶钙调素 Ca2+cAMP 谷氨酰胺转移酶 PKA 转录因子FasFas L神经酰胺 SPP AP-1 S期(抗凋)caspaseH1组蛋白CKCK-RMAPK MAPKKRaf-1RasPTK分化PKC 二酰甘油Tc-R糖皮质激素研

9、究较多的系统：1胞内胞内Ca2+信号系统（信号系统（Ca2+为第二信使）为第二信使）激活激活Ca2+依赖谷氨酰胺转移酶依赖谷氨酰胺转移酶 Ca2+活化活化转录因子转录因子2cAMP/PKA信号系统（信号系统（cAMP为第二信使）为第二信使）3Fas蛋白蛋白/Fas配体信号系统配体信号系统The combination of TNFR with TNF死亡受体死亡受体（FAS,TNFR,DR3，DR4，DR5）等，在死亡因等，在死亡因子（子（FasL，TNF,APO-3L,APO-2L)等刺激下诱导凋亡。等刺激下诱导凋亡。1.(FasL-Fas)-FADD-caspase 8-途径。途径。2.(

10、TNF-TNFR1)-TRADD-FADD-caspase 8-途径途径3.(DR3L-DR3)-TRADD-FADD-caspase 8-途径途径 4.(APO-2L-DR4/5)-caspase 8-途径途径死亡受体途径图解死亡受体途径图解4神经酰胺信号系统神经酰胺信号系统5二酰甘油二酰甘油/蛋白激酶蛋白激酶C（PKC）信号系统信号系统6酪氨酸蛋白激酶系统酪氨酸蛋白激酶系统（三）凋亡相关基因（三）凋亡相关基因保守性高，在哺乳动物中相应同源物：保守性高，在哺乳动物中相应同源物：Ced-3=ICE,ced-4=apaf-1,ced-9=bcl-2.1 1 Bcl-2Bcl-2：抑制凋亡基因抑制

11、凋亡基因Bcl-2Bcl-2抗凋亡机制抗凋亡机制 2 2 Bcl-xBcl-x：双向调控基因双向调控基因3.c-myc：双向调控基因双向调控基因 死亡受体介导的信号途径死亡受体介导的信号途径mFasL:cell-membrane-bound FasLsFasL:soluble FasL死亡受体死亡受体（FAS,TNFR,DR3，DR4，DR5）等，在死亡因等，在死亡因子（子（FasL，TNF,APO-3L,APO-2L)等刺激下诱导凋亡。等刺激下诱导凋亡。1.(FasL-Fas)-FADD-caspase 8-途径。途径。2.(TNF-TNFR1)-TRADD-FADD-caspase 8-途

12、径途径3.(DR3L-DR3)-TRADD-FADD-caspase 8-途径途径 4.(APO-2L-DR4/5)-caspase 8-途径途径死亡受体途径图解死亡受体途径图解A model for the function of p53G1SG2MCyclin A+CDKCyckin A+CDK1Cyclin BCyclin Dp53Bax+Bcl-2molecular policeman?Blocking IGF+R四、细胞凋亡的发生机制四、细胞凋亡的发生机制机制：机制：氧化诱导氧化诱导细胞凋亡细胞凋亡的的机制机制及其调节及其调节钙稳态失衡引起凋亡的机制：钙稳态失衡引起凋亡的机制：Cas

13、pase 9 激活，需要通过激活，需要通过CARD（caspase-recruitment domain)、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）细胞凋亡的恶性网络假说AIFCaspase抑制剂抑制剂+Caspase 9酶原酶原Caspase-9Caspase3酶原酶原Caspase-3蛋白质水解蛋白质水解无活性核无活性核酸内切酶酸内切酶内切酶激活内切酶激活DNA断裂断裂+Bcl-2Ca2+apoptosis？氧化损伤氧化损伤钙稳态失衡钙稳态失衡线粒体损伤线粒体损伤恶性网络假说恶性网络假说(deleterious network hypothesis)细胞凋亡 m AIF，ApafPTP open本章目的要求1.1.掌握细胞凋亡的相关概念及英掌握细胞凋亡的相关概念及英语词汇语词汇2.2.掌握细胞凋亡的形态学改变、掌握细胞凋亡的形态学改变、生化改变、过程、发生机制。生化改变、过程、发生机制。3.3.熟悉细胞凋亡信号传导通路特熟悉细胞凋亡信号传导通路特别是别是FasFas通路通路4.4.熟悉凋亡相关基因熟悉凋亡相关基因