細胞凋亡的分子機制

細胞凋亡的過程及機制細胞凋亡的過程大致可以分為以下幾個階段：

接受凋亡信號→凋亡調控分子間的相互作用→蛋白水解酶的活化(saspase)→進入連續反應過程

㈠凋亡的啟動階段

細胞凋亡的啟動是細胞在感受到相應的刺激后胞內一系列控制開關的開啟或關閉，不同的外界因素啟動凋亡的方式不同，所引起的信號轉導也不相同，客觀上說對細胞凋亡過程中信號傳遞系統的認識還是不全面的，目前比較清楚的通路主要有：(1)細胞凋亡的膜受體通路(2)細胞色素C釋放和Caspases激活的生物化學途徑

(1)細胞凋亡的膜受體通路：

各種外界因素是細胞凋亡的啟動劑，它們可以通過不同的信號傳遞系統差傳遞凋亡信號，引起細胞凋亡，我們以F as-Fasl為例：Fas是一種跨膜蛋白，屬于腫瘤壞死因子超家族成員，它與Fasl結合可以啟動凋亡信號的轉導引起細胞凋。它的活化包括一系列步驟：首先配體誘導受體三聚體化，然后在細胞膜上形成凋亡誘導復合物，這個復合物包括帶有死亡結構域的Fas相關蛋白FADD。Fas又稱CD95，是由325個氨基酸組成的受體分子，Fas一旦和配體Fasl結合，可以通過Fas啟動致死性信號轉到，最終引起細胞一系列特征性變化，使細胞死亡。Das作為一種普通表達的受體分子，可出現于多種細胞表面，但Fasl表達卻有其特點，通常只出現于活化的T細胞和NK細胞表面，因而已被活化的殺傷免疫細胞能夠有效地以凋亡途徑置靶細胞于死地。

(2)細胞色素C釋放和Caspases激活的生物化學途徑：

線粒體是細胞生命活動控制中心，它不僅是細胞呼吸鏈和氧化磷酸化的中心，而且是細胞凋亡的控制中心。實驗表明細胞色素C從線粒體釋放是細胞凋亡的關鍵步驟。釋放到細胞漿的細胞色素C在dATP存在的條件下能與凋亡相關因子1（apaf-1）結合，使其形成多聚體，并促進Caspases-9與其結合形成凋亡小體，Caspases-9被激活，被激活的Caspases-9能激活其它的Caspases如Caseases-3等，從而誘導細胞凋亡。此外，線粒體還釋放凋亡誘導因子，如AIF，參與激活Caspases,可見凋亡小體的相關組份存在于正常細胞的不同部位。促凋亡因子能誘導細胞色素C釋放和凋亡小體形成。很顯然，細胞色素C從線粒體釋放的調節是細胞凋亡分子機理研究的關鍵問題。多數凋亡刺激因子通過線粒體激活細胞凋亡途徑。有人認為受體介導的凋亡途徑也有細胞色素C從線粒體的釋放。如對Fas應答的細胞中，一類細胞（type-1）中含有足夠的光、胱解酶（caspases-8）可被死亡受體活化而導致細胞凋亡。在這類細胞中高表達Bcl-2并不能抑制Fas誘導的細胞凋亡。在另一類細胞（type2）如肝細胞中，Fas受體介導的胱解酶8活化不能達到很高的水平。因此這類細胞中的凋亡信號需要借助凋亡的線粒體途經來放大，而Bid--一種僅含有BH3結構域的Bcl-2家族蛋白是將凋亡信號從胱解酶8向線粒體傳遞的信使。

㈡凋亡的執行階段

盡管凋亡過程的詳細機制尚不完全清楚，但是已經確定Caspase即半胱天冬蛋白酶在凋亡過程中是起著必不可少的作用，細胞凋亡的過程實際上是Caspase不可逆有限水解底物的級聯放大反應過程，到目前為止，至少已有14種Caspase被發現。參與誘導凋亡的Caspase分成兩大類：啟動酶（inititaor）和效應酶（effector）它們分別在死亡信號轉導的上游和下游發揮作用。

Caspase活化機制

Caspase的活化是有順序的多步水解的過程，Caspase分子各異，但是它們活化的過程相似。首先在caspase前體的N-端前肽和大亞基之間的特定位點被水解去除N-端前肽，然后再在大小亞基之間切割釋放大小亞基，由大亞基和小亞基組成異源二聚體，再由兩個二聚體形成有活性的四聚體。去除N-端前肽是Caspase的活化的第一步，也是必須的，但是Caspase-9的活化不需要去除N-端前肽，Caspase活化基本有兩種機制，即同源活化和異源活化，這兩種活化方式密切相關，一般來說后者是前者的結果

。1．凋亡抑制物

正常活細胞因為核酸酶處于無活性狀態，而不出現DNA斷裂，這是由于核酸酶和抑制物結合在一起，如果抑制物被破壞，核酸酶即可激活，引起DNA片段化（fragmentation）。現知caspase可以裂解這種抑制物而激活核酸酶，因而把這種酶稱為Caspase激活的脫氧核糖核酸酶（caspase-activateddeoxyribonuleaseCAD），而把它的抑制物稱為ICAD。

2．破壞細胞結構

Caspase可直接破壞細胞結構，如裂解核纖層，核纖層（Lamina）是由核纖層蛋白通過聚合作用而連成頭尾相接的多聚體，由此形成核膜的骨架結構，使染色質（chromatin）得以形成并進行正常的排列。在細胞發生凋亡時，核纖層蛋白作為底物被Caspase在一個近中部的固定部位所裂解，從而使核纖層蛋白崩解，導致細胞染色質的固縮。

除此之外，Caspase還能滅活或下調與DNA修復有關的酶、mRNA剪切蛋白和DNA交聯蛋白。由于DNA的作用，這些蛋白功能被抑制，使細胞的增殖與復制受阻并發生凋亡。