【四正柏】细胞凋亡的明星分子、热门通路

发布时间：2024-12-18 05:34

一、前言

细胞凋亡，属于细胞程序性死亡（PCD），其实是一种优雅而体面的死亡方式。优雅，细胞内各种凋亡分子齐聚，上演奔向死亡的交响乐。体面，细胞从出生到老死的过程中除了不停地创造着属于它的价值之外，在奔向死亡的路上有着不同的道路以及引路者也就是明星凋亡分子。本文通过盘点凋亡通路、明星分子、检测方法，带你进一步了解细胞凋亡的研究思路。

二、凋亡通路

方式

原理

线粒体通路

Bax 家族与Bcl-2 家族联手，改变线粒体膜的通透性，使得跨膜电位丢失并释放细胞色素 C（Cyt C）和其他蛋白，诱导 Caspase 通路级联反应。

内质网通路

内质网失常引起，不是细胞膜或线粒体触发的凋亡信号。

死亡受体通路

外界因素作为细胞凋亡的启动剂，通过不同信号传递系统传递凋亡信号。

然而细胞并不全是平平安安度过它的一生，内源性刺激（细胞生长环境的改变、生长因子或激素剥夺等）以及外源性刺激（Ca2+超载、氧化应激过度、pH 过高、线粒体膜电位下降、能量衰竭、药物诱导等）都可能会启动细胞凋亡程序和细胞坏死。

【四正柏】细胞凋亡的明星分子、热门通路

图1.细胞凋亡和坏死相关分子机制

三、细胞凋亡明星分子

关于细胞凋亡的研究普遍是从以下几个方面入手：与细胞凋亡相关的基因，分子，及其调控机制；细胞凋亡相关信号通路以及信号转导过程；细胞凋亡相关分子之间的相互作用；细胞凋亡相关研究的临床应用。

由此可见，掌握凋亡相关基因 —— 凋亡中的「大明星」分子，对进一步研究凋亡的具体机制来说至关重要。

Blc-2 家族

Bcl-2 家族成员包括促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白，它们的比率决定了细胞对各种死亡信号的敏感性。Bcl-2 家族控制着线粒体外膜和内膜的通透性，因此是线粒体凋亡途径的主要调控者，它们通过激活一系列下游基因发挥调节凋亡作用。

抗凋亡成员包括 Bcl-2、C-xl、bCL-W、mL-1 和 B-1/A1，这些蛋白定位在线粒体或内质网上。这些抗凋亡蛋白通过结合或分解促凋亡蛋白而阻止细胞死亡。

促凋亡成员根据功能和结构不同分为两个亚类：一种为多结构蛋白，如 Bax 和 Bak，但缺少 N 端 BH4 结构域；另一种是单 BH3 结构的 Bcl-2 家族成员，包括 Bik，Bim，Bid，Puma/BBC3 和 Noxa/APR，而每个成员都介导特定的细胞死亡信号。

死亡受体家族

死亡受体是一组细胞表面标记，属于肿瘤坏死因子受体超家族。死亡受体家族的胞内部分都含约 80 个氨基酸残基，共同组成介导凋亡的区域，称为死亡结构域。该结构域很重要，可将胞外信号传递到胞内，进而引发凋亡。

配体与死亡受体相结合类型主要有 FASL/FASR、TNF-α/THFR1、APO3L/DR3、APO2L/DR4、APO2L/DR4/DR5、TRAIL/DR5、DQM3/DR6 等。

Caspase 家族

Caspase 活化具有两种机制，即同源活化和异源活化，一般后者是前者的结果。

通常 caspase-8，-10，-2 介导死亡受体通路的细胞凋亡，分别被募集到 Fas 和 TNFR1 复合物；而 caspase-9 则参与线粒体通路的细胞凋亡，被募集到 Cytc/d ATP/Apaf-1 组成的凋亡体。

Caspase-10 活化后可裂解并激活 caspase-3 和-7，而其本身则由 caspase-8 加工，该基因突变与 IIA 型自身免疫淋巴增生性综合征、非霍奇金淋巴瘤和胃癌有关。

【四正柏】细胞凋亡的明星分子、热门通路

图 2. 典型的线粒体介导和 caspase 依赖途径

四、细胞凋亡的检测指标

那么该如何来检测细胞凋亡的相关指标呢？根据侧重点不同，可以选择相对应的实验方法来观察细胞凋亡情况。

观察角度

实验方法

基于细胞功能

细胞膜表面磷酯酰丝氨酸检测

线粒体膜电位检测

基于生化标记

DNA损伤检测

凋亡分子标记检测

基于形态学方法

电子显微镜

细胞核形态染色

五、四正柏助力细胞凋亡检测

关于细胞凋亡的研究，我们精选了高效、灵敏、齐全的研究工具：

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100 Tests

Annexin VPE/7-AAD/凋亡检测试剂盒

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