细胞凋亡及其调控分子机制学习教案

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1、会计学1第一页，共118页。第1页/共117页第二页，共118页。第2页/共117页第三页，共118页。英国英国AberdeenAberdeen大学病理大学病理(bngl)(bngl)系系 Kerr Kerr教授教授19721972年我和年我和WyllieWyllie在研在研究中观察到一种不同于究中观察到一种不同于坏死的细胞死亡方式坏死的细胞死亡方式(fngsh)(fngsh)，联想到，联想到秋日落叶，我们秋日落叶，我们 就把它就把它称作称作ApoptosisApoptosis第3页/共117页第四页，共118页。第4页/共117页第五页，共118页。 Sydney Brenner 1/3 o

2、f 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 Technology (MIT) Cambridge, MA, USA b. 1947John E. SulstonUnited Kingdom The Wellcome Trust Sanger Institute Cambridge, Unit

3、ed Kingdom b. 1942 THE 2002 NOBEL PRIZE WINNER第5页/共117页第六页，共118页。王晓东：王晓东： 从事的是细胞凋亡规从事的是细胞凋亡规律的研究。律的研究。20002000年，他年，他和助手们进行了一项实验，和助手们进行了一项实验，研究一种神秘的线粒体蛋研究一种神秘的线粒体蛋白质白质SmacSmac，这种蛋白质可，这种蛋白质可以打破肿瘤的以打破肿瘤的“坚硬堡坚硬堡垒垒”，诱使肿瘤细胞，诱使肿瘤细胞“自自杀杀”，对研究治疗癌症方，对研究治疗癌症方法有重要帮助。从法有重要帮助。从19961996年年他建立起自己的研究室后，他建立起自己的研究室后，他的

4、论文成果他的论文成果(chnggu)(chnggu)在在8 8年间被年间被其他科学家引用超过了其他科学家引用超过了1500015000次。次。第6页/共117页第七页，共118页。第7页/共117页第八页，共118页。第8页/共117页第九页，共118页。坏死坏死(hui s)凋亡凋亡(dio wn)第9页/共117页第十页，共118页。凋亡凋亡(dio wn)坏死坏死(hui s)第10页/共117页第十一页，共118页。凋亡凋亡(dio wn)坏死坏死(hui s)生物化学：出现出现180-200bp180-200bp大小及其倍数的核苷酸片段，大小及其倍数的核苷酸片段，DNA LADDER

5、DNA LADDER第11页/共117页第十二页，共118页。细胞(xbo)坏死与凋亡的形态区别第12页/共117页第十三页，共118页。第13页/共117页第十四页，共118页。细胞凋亡细胞凋亡(dio wn)的的诱发因素诱发因素 生理性因素生理性因素 损伤刺激损伤刺激 肿瘤坏死因子家族 病毒感染 FasL、TNF P53 、PTEN 转化生长因子 细胞毒素 细胞癌基因 自由基 神经递质神经递质治疗因素治疗因素 谷氨酸、多巴胺 化疗药物 去除细胞生长因子 紫外线 基质失去粘附特性 中草药第14页/共117页第十五页，共118页。第15页/共117页第十六页，共118页。第16页/共117页第

6、十七页，共118页。细胞内与凋亡有关细胞内与凋亡有关(yugun)(yugun)的基因分的基因分2 2类：类：线虫线虫(xin chn)人类人类第17页/共117页第十八页，共118页。Caspase：1996 年年 Alnemri 等统一命名等统一命名(mng mng)的一类与的一类与ICE/Ced-3 同源性半胱氨酸蛋白酶。同源性半胱氨酸蛋白酶。（二）（二）caspase caspase 与细胞与细胞(xbo)(xbo)凋亡凋亡第18页/共117页第十九页，共118页。1.1.特点特点(tdin)(tdin)：(1) (1) 是一种是一种Cys Cys 蛋白酶蛋白酶(2) (2) 底物底物

7、Asp-XAsp-X(3) (3) 以酶原形式存在以酶原形式存在(4) (4) 活化的活化的Caspase Caspase 特异性水解一套底物，导致不特异性水解一套底物，导致不可逆的细胞凋亡可逆的细胞凋亡(5) (5) 细胞内有细胞内有CaspaseCaspase抑制剂。抑制剂。 IAP, inhibitors of apoptosis IAP, inhibitors of apoptosis proteinsproteins第19页/共117页第二十页，共118页。2. 结构特征结构特征第20页/共117页第二十一页，共118页。n3 3caspase 3caspase 3，6 6，7 7n

8、参与参与介导细胞凋亡。介导细胞凋亡。第21页/共117页第二十二页，共118页。ICE家族成员(chngyun)A：3类caspase：蓝色参与炎症反应，红色为执行者，绿色为启动者；B：caspase-3的结构模型；C：caspase-3的活化过程执行者启动(qdng)者第22页/共117页第二十三页，共118页。第23页/共117页第二十四页，共118页。第24页/共117页第二十五页，共118页。第25页/共117页第二十六页，共118页。Caspase第26页/共117页第二十七页，共118页。(3)切割细胞(xbo)效应蛋白。(4)降解降解(jin ji)其他的其他的caspases第

9、27页/共117页第二十八页，共118页。第28页/共117页第二十九页，共118页。第29页/共117页第三十页，共118页。第30页/共117页第三十一页，共118页。12第31页/共117页第三十二页，共118页。第32页/共117页第三十三页，共118页。（1）死亡(swng)受体介导的细胞凋亡（外源性的）第33页/共117页第三十四页，共118页。FasFas/ /FasLFasLFas-细胞(xbo)表面受体，跨膜蛋白；共4个蛋白(dnbi)第34页/共117页第三十五页，共118页。1.FasLigand（FasL）是Fas的天然配体，两者介导细胞凋亡，FasL主要(zhyo)在

10、淋巴细胞膜上表达。2.FasFas/Apo-1存在于细胞表面(biomin)的特定区域，一旦被FasL或Fas抗体激活，可将信号传递到细胞内。Fas属肿瘤坏死因子受体(TNFR)及神经生长因子受体（NGFR）超家族，是细胞凋亡的受体信号，又叫死亡分子。第35页/共117页第三十六页，共118页。第36页/共117页第三十七页，共118页。3.FADD蛋白:Fas相关死亡结构域蛋白：Fas-associateddeathdomainprotein包括(boku)：DD，死亡结构域deathdomainDED，死亡效应结构域deatheffectdomain第37页/共117页第三十八页，共118

11、页。Deathinducingsignalcomples,DISC第38页/共117页第三十九页，共118页。（1）Fas介导细胞(xbo)凋亡死亡(swng)诱导信号复合物Deathinducingsignalcomplex,DISC第39页/共117页第四十页，共118页。（2）线粒体相关的细胞凋亡(diown)途径（内源性的）现在，提得最多的、比较公现在，提得最多的、比较公认的线粒体在凋亡中的作用认的线粒体在凋亡中的作用(zuyng)有两点：有两点：（1）细胞色素）细胞色素C的释放；的释放；（2）Smac/Diablo 的释放。的释放。第40页/共117页第四十一页，共118页。第41页

12、/共117页第四十二页，共118页。凋亡凋亡(dio wn)(dio wn)蛋白酶激蛋白酶激活因子活因子1 1，Apoptotic Apoptotic protease activating protease activating factor-1factor-1第42页/共117页第四十三页，共118页。Caspase8活化(huhu)第43页/共117页第四十四页，共118页。凋亡(diown)诱导因子凋亡(diown)蛋白酶激活因子EndoG:endonucleaseG核酸(hsun)内切酶GAIF：ApoptosisinducingfactorsApaf-1:Apoptoticprot

13、easeactivatingfactor-1第44页/共117页第四十五页，共118页。n细胞含有细胞含有caspasecaspase抑制剂，不能抑制剂，不能导致导致caspasecaspase依赖的细胞凋亡；依赖的细胞凋亡；第45页/共117页第四十六页，共118页。AKtJNKp53Bcl-2第46页/共117页第四十七页，共118页。第47页/共117页第四十八页，共118页。 粒酶进入粒酶进入(jnr)靶细胞：靶细胞：第48页/共117页第四十九页，共118页。第49页/共117页第五十页，共118页。CTL肿瘤肿瘤(zhngli(zhngli)细胞细胞第50页/共117页第五十一页，

14、共118页。第51页/共117页第五十二页，共118页。GrBDFF：DNA片段化因子(ynz)CAD：caspase活化DNA酶PARP：多聚ADP-核糖聚合酶人：Helacell，DFF（DNAfragmentfactor)，与ICAD同源(tnyun)第52页/共117页第五十三页，共118页。 诱导(yudo)线粒体开启膜通透性孔道PTP，破坏线粒体内膜电位，损伤线粒体功能，导致细胞死亡。第53页/共117页第五十四页，共118页。第54页/共117页第五十五页，共118页。第55页/共117页第五十六页，共118页。第56页/共117页第五十七页，共118页。第57页/共117页第五

15、十八页，共118页。野生型的P53蛋白是一种包含393AA的转录(zhunl)因子，活性形式为四聚体，自N端起依次包括转录(zhunl)活化区，DNA结合区，四聚体化区，C端调节区。1.P53表达细胞中的DNA损伤，纺锤丝断裂，癌基因异常激活，缺氧，ATP储备下降等信号都能导致p53表达增加。已发现有数十种p53的相互作用蛋白，P53在胞浆中的含量受到严密的监控。第58页/共117页第五十九页，共118页。第59页/共117页第六十页，共118页。P53:molecular policeman?第60页/共117页第六十一页，共118页。第61页/共117页第六十二页，共118页。第62页/共

16、117页第六十三页，共118页。Bcl-2家家族族(jiz)分子结分子结构构第63页/共117页第六十四页，共118页。第64页/共117页第六十五页，共118页。（1 1）Bax/BaxBax/Bax形成二聚体，诱导形成二聚体，诱导(yudo)(yudo)凋亡凋亡（2 2）Bcl-2/BaxBcl-2/Bax二聚体更稳定，二聚体更稳定，Bcl-2Bcl-2增加，增加， Bcl-2/Bax Bcl-2/Bax增加，增加，Bax/BaxBax/Bax减少，抗凋亡。减少，抗凋亡。（3 3）Bcl-xsBcl-xs存在，与存在，与Bcl-2Bcl-2形成二聚体，形成二聚体，Bcl-2/BaxBcl-

17、2/Bax减减 少，少，Bax/BaxBax/Bax增加，诱导增加，诱导(yudo)(yudo)凋亡凋亡第65页/共117页第六十六页，共118页。(3) Bcl-2抗凋亡(dio wn)机制n直接(zhji)的抗氧化n抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质n抑制促凋亡的Bax，Bak的作用n抑制Caspases激活n维持细胞钙稳态第66页/共117页第六十七页，共118页。第67页/共117页第六十八页，共118页。第68页/共117页第六十九页，共118页。作用(zuyng)：第69页/共117页第七十页，共118页。第70页/共117页第七十一页，共118页。 细胞增殖过快及凋亡细胞增殖过快及凋亡

18、(dio (dio wn)wn)过少均在肿瘤的发生中起了过少均在肿瘤的发生中起了重要作用重要作用P53突变，突变，Bcl-2的高表达的高表达(biod)在许在许多肿瘤中都存在多肿瘤中都存在第71页/共117页第七十二页，共118页。Cancer TypesChemicalsVirusesRadiationMutatep53 Gene第72页/共117页第七十三页，共118页。生长生长(shngzhng)坏死坏死(hui s)、凋亡凋亡正常机体正常机体细胞凋亡与疾病细胞凋亡与疾病第73页/共117页第七十四页，共118页。肿瘤肿瘤(zhngli)、自身免疫性疾病、病毒感染等、自身免疫性疾病、病毒

19、感染等第74页/共117页第七十五页，共118页。第75页/共117页第七十六页，共118页。神经神经(shnjng)(shnjng)退行性疾病退行性疾病、造血衰竭性疾病、造血衰竭性疾病、心肌缺血心肌缺血/ /再灌注损伤再灌注损伤第76页/共117页第七十七页，共118页。第77页/共117页第七十八页，共118页。第78页/共117页第七十九页，共118页。第79页/共117页第八十页，共118页。概概 述述MorphologicalfeaturesofMorphologicalfeaturesofapoptosisapoptosisMembrane blebbing第80页/共117页第八

20、十一页，共118页。到(d do)饱和。第81页/共117页第八十二页，共118页。第82页/共117页第八十三页，共118页。第83页/共117页第八十四页，共118页。第84页/共117页第八十五页，共118页。n坏死细胞坏死细胞 Smear 第85页/共117页第八十六页，共118页。第86页/共117页第八十七页，共118页。第87页/共117页第八十八页，共118页。坏死坏死 凋亡凋亡1 2 3 4 5 M 7 8 9Marker 10000 Marker 10000 bpbp，7500 7500 bpbp，5000 5000 bpbp，2500 2500 bpbp，1000 100

21、0 bpbp，250bp250bpDNADNA电泳电泳第88页/共117页第八十九页，共118页。第89页/共117页第九十页，共118页。第90页/共117页第九十一页，共118页。第91页/共117页第九十二页，共118页。第92页/共117页第九十三页，共118页。第93页/共117页第九十四页，共118页。第94页/共117页第九十五页，共118页。第95页/共117页第九十六页，共118页。第96页/共117页第九十七页，共118页。第97页/共117页第九十八页，共118页。n流式细胞仪检测n操作(cozu)：第98页/共117页第九十九页，共118页。AB第99页/共117页第一

22、百页，共118页。PI单染检测(jinc)细胞周期改变细胞周期分析(fnx)第100页/共117页第一百零一页，共118页。第101页/共117页第一百零二页，共118页。第102页/共117页第一百零三页，共118页。第103页/共117页第一百零四页，共118页。第104页/共117页第一百零五页，共118页。第105页/共117页第一百零六页，共118页。第106页/共117页第一百零七页，共118页。第107页/共117页第一百零八页，共118页。第108页/共117页第一百零九页，共118页。C-myc ASO200nmol/L第109页/共117页第一百一十页，共118页。第110

23、页/共117页第一百一十一页，共118页。第111页/共117页第一百一十二页，共118页。第112页/共117页第一百一十三页，共118页。第113页/共117页第一百一十四页，共118页。第114页/共117页第一百一十五页，共118页。Caspase3，6，7的检测(jinc)第115页/共117页第一百一十六页，共118页。50.1 27.9 27.4ApoptosisoflivinASODNonHepG2cellsMTT inhibitory rates: 77.510.47 livin ASODN on HepG2 cells 第116页/共117页第一百一十七页，共118页。NoImage内容(nirng)总结会计学。Ca2+/Mg2+ 依赖的核酸内切酶：。CTL识别靶细胞，杀伤性颗粒移向靶细胞一极（极化）。几乎所有肿瘤都有c-myc 基因的异常表达（高表达）。可能机制：Bcl-2高表达、IAPs高表达，P53基因突变。心肌细胞凋亡(dio wn)造成心肌细胞数量减少也可能是心力衰竭发生、发展的主要原因之一。荧光素标记的dUTP(FITC-dUTP)，流式细胞。而坏死细胞早期就被破坏，能被这些染料染色。77.510.47第一百一十八页，共118页。