20xx年醫(yī)學(xué)專題—caspase家族及在細胞凋亡中的作用(編輯修改稿)
2024-11-17 22:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 種亞基再組成活性形式的caspase3。procaspase3本身并沒有催化活性，在活化時首先由顆粒酶B(GrzB)或caspase10在D175剪切下小片段后它才被局部活化，隨后那么可進行下一步的自我催化。在剪切原結(jié)構(gòu)域時可能還有其它caspase如ICE的參與。2. caspase3的活化和參與細胞凋亡caspase3在細胞凋亡中起著不可替代的作用，caspase3基因轉(zhuǎn)染昆蟲Sf9細胞后引起細胞凋亡，這個過程可以被BCL2阻斷；在發(fā)生凋亡的細胞提取液中去除caspase3后，這些提取液就失去了誘導(dǎo)細胞凋亡的能力；再參加純化的caspase3它就又恢復(fù)了致凋亡的功能。caspase3可以被多種因素活化，在CTL細胞的殺傷作用中，它既可被Fas/FasL途徑活化，也可以通過顆粒酶B途徑活化。顆粒酶B是CTL細胞顆粒中的一種絲氨酸酯酶，是哺乳動物中caspase蛋白酶外唯一的在Asp后剪切的蛋白酶，它可以特異性剪切ICE家族蛋白酶催化亞單位C端的IxxD序列，并活化caspase 10。ICE也可以被顆粒酶剪切，但剪切后并不被活化。3. caspase3引起細胞凋亡的機制caspase3最主要的底物是多聚(ADP核糖)聚合酶PARP(poly(ADPribose) polymerase)，該酶與DNA修復(fù)、基因完整性監(jiān)護有關(guān)。在細胞凋亡啟動時，116kD的PARP在Asp216Gly217之間被caspase3剪切成31kD和85kD兩個片段，使PARP中與DNA結(jié)合的兩個鋅指結(jié)構(gòu)與羧基端的催化區(qū)域別離，不能發(fā)揮正常功能。結(jié)果使受PARP負調(diào)控影響的Ca2+/Mg2+依賴性核酸內(nèi)切酶的活性增高，裂解核小體間的DNA，引起細胞凋亡。這種裂解過程可被caspase3的特異性抑制劑AcDEVDCHO所抑制，但不能被CrmA抑制。caspase 3還可以剪切U170K、DNAPK、PKCd 和PKCq。PKCd 和PKCq 都屬于新型PKC(novel PKC, nPKC)，當被caspase 3剪切后，可以切除調(diào)節(jié)區(qū)域，而成為活性形式的PKC，另外實驗還證明，過量表達PKCd 和PKCq 均可以引起細胞凋亡，說明它們都參與了細胞凋亡的誘導(dǎo)。(三)caspase8在caspase8發(fā)現(xiàn)之前，人們雖然知道多種細胞膜外的因素可以引起細胞凋亡，而且知道caspase家族蛋白是這種細胞凋亡過程中的效應(yīng)物質(zhì)，但對凋亡信號如何由細胞膜外轉(zhuǎn)遞到細胞漿，并如何引起caspase蛋白酶活化的過程卻知之甚少。含有死亡結(jié)構(gòu)域的胞漿信號蛋白的發(fā)現(xiàn)，證明死亡信號是通過這些蛋白質(zhì)向胞漿內(nèi)部傳遞，并最終引起caspase蛋白酶的活化的。1995年Enari等證明CrmA可以阻斷Fas與TNFRI引起的細胞凋亡，并且發(fā)現(xiàn)在Fas和TNFRI活化時有caspase3和caspase7的活化，而CrmA在阻斷細胞凋亡的同時也抑制了caspase3和caspase7的活化，這說明caspasecaspase7等ICE家族蛋白酶參與了Fas和TNFRI引起的細胞凋亡過程，并且提示CrmA可以通過抑制caspasecaspase7的上游ICE樣蛋白酶來阻斷凋亡過程。之后Kischkel等發(fā)現(xiàn)Fas活化時可以與至少4種蛋白相連，分別稱為CAP1(cytotoxicitydependent APO1associated proteins 1)、CAPCAP3和CAP4，這4種蛋白與活化的Fas受體一起被稱為死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物(deathinducing signaling plex, DISC)。隨后的研究證實CAP1和CAP2是不同形式絲氨酸磷酸化的FADD蛋白，CAP3和CAP4那么被證明是一種新蛋白的兩種不同剪接形式，這個蛋白被命名為FLICE(FADDlike ICE)。同年，另兩組研究者分別用酵母雙雜交系統(tǒng)和根據(jù)蛋白的同源性也發(fā)現(xiàn)了這個蛋白，分別將其命名為MACH(MORT1associated CED3 homolog)和Mch5(mammalian Ced homolog 5)，這個蛋白質(zhì)就是后來統(tǒng)一命名的caspase8。1. caspase8的結(jié)構(gòu)和分布Caspase8前體共有479aa，分子量為55kD，其顯著的特點是在N端有2個70aa左右的結(jié)構(gòu)域，與FADD的N端的死亡效應(yīng)結(jié)構(gòu)域(death effector domain, DED)同源，這種同源的結(jié)構(gòu)域可以發(fā)生相互聚合，提供了caspase8與FADD相互結(jié)合的一個部位。caspase8的C端與ICE結(jié)構(gòu)同源，它的活性中心與其它ICE家族蛋白酶活性中心有所不同，不是通常的QACRG，而是由QACQG五肽組成，但這樣的結(jié)構(gòu)不影響其蛋白酶活性的發(fā)揮。caspase8一級結(jié)構(gòu)中其它與結(jié)合底物有關(guān)的氨基酸殘基都很保守。caspase8分布于胎兒和成人的各種組織中，但在胎腦中沒有分布。在外周血白細胞中水平較高，可能與白細胞的凋亡有關(guān)。2. caspase8的活化和參與細胞凋亡caspase8可以自我活化，也可以在顆粒酶B的剪切下活化。caspase 8特異性識別的序列是DEVD，活化的caspase8不但可以剪切PARP，而且還參與其它ICE家族蛋白酶，如caspase3和caspase7的活化過程。用caspase8基因轉(zhuǎn)染MCF7乳腺癌細胞系，可以引起細胞凋亡，出現(xiàn)典型的形態(tài)變化。caspase8引起的細胞凋亡可以被廣譜的ICE家族蛋白酶抑制zVADfmk所阻斷，也可以被CrmA阻斷，提示它可能是CrmA的靶蛋白。3. caspase8參與細胞凋亡的機制由于caspase8具有FADD樣DED結(jié)構(gòu)域，并且能夠通過DED結(jié)構(gòu)域與FADD結(jié)合，所以caspase8可以在凋亡過程中間接與細胞膜受體發(fā)生聯(lián)系，從而將細胞膜事件轉(zhuǎn)化為細胞漿事件。他們認為，在非活化情況下caspase8的兩個FADD樣DED結(jié)構(gòu)是互相結(jié)合在一起的。當細胞膜外表的Fas與其配體FasL或相應(yīng)的單抗結(jié)合后，受體發(fā)生多聚化，引起FADD與受體胞漿區(qū)死亡結(jié)構(gòu)域互相結(jié)合。這種結(jié)合使FADD的DED
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