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细胞凋亡及凋亡信号途径相关蛋白
细胞凋亡及凋亡信号途径相关蛋白
一、细胞凋亡及凋亡信号途径相关蛋白
1.1细胞凋亡的概念及其途径
细胞凋亡是在生理或病理条件下的一种主动死亡方式,是受细胞内基因及细胞外一些因子调控的生物学过程,以DNA早期降解为特征,其细胞膜一般保持完整,不伴有细胞内容物的释放,细胞最终分解成凋亡小体后被巨噬细胞或组织吞噬,具体表现为:
细胞皱缩,出现凋亡小体;死亡的细胞及凋亡小体迅速被巨噬细胞吞噬,无炎性反应;核浓缩,染色质沿核膜凝集,DNA裂解为180~200bp片段,其电泳图象呈梯状。
其中包括以下几种凋亡途径:
1.1.1.死亡受体介导途径
胞外的死亡信号可通过死亡受体转入胞内。
死亡受体是一类跨膜蛋白,属肿瘤坏死因子(TNF)受体基因家族成员,其胞外有一段富含半胱氨酸的区域,胞质区有一同源的氨基酸残基组成的结构,有蛋白水解功能,称为“死亡区域”。
“死亡区域”使死亡信号得以进一步传递启动凋亡。
目前发现至少有五种死亡受体在细胞凋亡信号传导中发挥作用。
其中最典型的死亡受体有CD95(称Fas或Apo1)和TNFR1(称p55或CD120a)。
CD95是一种广泛表达的糖基化的细胞表面分子,含有335个氨基酸残基。
CD95的表达细胞因子如干扰素和TNF刺激,并可由淋巴细胞活化,它通过与其天然配基CD95L结合来诱导细胞凋亡。
这个过程的发生是因为Fas是一个同源三聚体分子,可诱导Fas三聚体化,导致Fas分子胞质区的死亡结构域(deathdomain,DD)与一种具死亡域的Fas相关蛋白FADD(Fas-associat-edproteinwithdeathdomain)结合,FADD通过自身的DD与Fas作用,而其死亡结构域DED(deatheffectordomain)则与caspase-8或caspase-10作用,由于Fas的寡聚化导致了DISC(death-inducingsignalingcom-plex)的形成及caspase-8、10的寡聚化。
Caspase-8、10通过自身剪接作用被激活,从而又可使caspase-3和caspase-7被激活,接下去caspase-3又可激活caspase-6,如此启动caspase的级联反应,最终导致细胞凋亡。
而在TNFR1介导的凋亡通路中,三聚化的TN-FR1可汇聚接头蛋白TRADD(TNFR-associateddeathdomain),TRADD通过自身的DD使FADD汇聚并导致caspase-8前体的寡聚化,最终导致caspase级联反应来诱导细胞凋亡。
但被激活的的TNFR1还可通过接头蛋白RIP(receptor-interactingprotein)形成复合体,经过一系列反应后激活核转录因子诱导LAP表达,而抑制细胞凋亡。
这就造成了受体的激活既可以诱导细胞凋亡,又可以抑制细胞凋亡的双向调节作用。
由于Fas与TNFR1是死亡受体途径中的关键通路。
研究表明Bcl-2家族中的促凋亡蛋白Bid能在其中发挥重要作用,在正常细胞中,Bid存在于胞液中,但在Fas或TNFR1诱导细胞凋亡时,细胞质溶质中的完整Bid被内源性caspase-8酶切后,将产生一个1.5万的C端肽段和1.3万的N端肽段。
1.5万的tBid肽段在其N端被豆蔻酰基化(N-myristoylation)修饰后,便可移位到线粒体膜上,引起细胞色素C的释放,进而引发细胞凋亡。
1.1.2.内质网介导途径
内质网是细胞内蛋白质合成的主要场所,同时也是Ca2+的主要储存库。
内质网对细胞凋亡的作用表现在两个方面:
一是内质网对Ca2+的调控,二是凋亡酶在内质网上的激活。
Ca2+是真核细胞内重要的信号转导因子,它的动态平衡在细胞正常生理活动中起着举足轻重的作用。
因此,作为细胞内重要的钙库,内质网对胞质中Ca2+浓度的精确调控可影响细胞凋亡的发生。
大量试验表明,许多细胞在凋亡早期会出现胞质内Ca2+浓度迅速持续的升高[1],这种浓度升高来源于细胞外Ca2+的内流及胞内钙库(如内质网)的钙释放,相对高浓度的Ca2+可以激活胞质中的钙依赖性蛋白酶,又可以作用于线粒体,影响其通透性和膜电位的改变,从而促进凋亡。
但是内质网上Bcl-2家族中抑凋亡蛋白则可以调节网腔中游离Ca2+浓度,使胞质中的Ca2+维持在合适的浓度水平,进而起到抗凋亡的作用[2]。
当Ca2+平衡态受到破坏或在内质网上积累过多的蛋白质时,能够激活凋亡酶引起细胞凋亡。
凋亡酶(caspase)是一类天冬氨酸依赖性的半胱氨酸蛋白酶,它在凋亡中起到重要的调控作用,几乎所有的凋亡都有凋亡酶的参与。
凋亡酶家族成员按功能可分为两类:
一类为激活型凋亡酶(initiatorcaspase),如caspase-8、-9,它们可激活下游凋亡酶;一类为效应型凋亡酶(effec-torcaspase),如caspase-3、-6、-7,它们可直接降解胞内的功能蛋白,引起凋亡。
这些凋亡酶均以无活性的前体形式存在,需要激活因子将其激活为活性形式后才发挥作用。
研究发现caspase家族中的caspase-12定位于内质网,当内质网钙离子动态平衡破坏或过多蛋白积聚时内质网可激活caspase-12,活化的caspase-12可进一步剪切caspase-3而参与内质网途径引起的细胞凋亡,但在线粒体信号途径和死亡受体途径中都没发现有caspase-12的激活和参与。
这些都表明内质网途径在凋亡中有独特的作用。
1.1.3.线粒体介导途径
失去了赖以生存的生长因子或激素的支持、或者脱离了原来的生长环境、或者由于DNA损伤等因素,可诱导线粒体介导凋亡途径。
线粒体在凋亡中的作用包括:
释放半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cysteinylasparatespecificproteinase,caspase)激活因子如细胞色素C;丧失电子转移功能并减少能量的产生;线粒体跨膜电位的消失以及与Bcl-2家族蛋白促凋亡和抑制凋亡的功能等相关。
有人提出:
线粒体在凋亡中起着决定性的作用[3]。
随着细胞凋亡研究的深入,人们发现某些和凋亡有关的基因产物(蛋白质或酶)均可定位于细胞线粒体,并且各种刺激所诱导的细胞凋亡实验中发现线粒体膜的通透性增加,线粒体内的各种蛋白质被释放出来,这些蛋白质包括细胞色素C、Smac/Diabod、AIF(Apoptosisinducingfactor)等,从而使线粒体与细胞凋亡之间相关细胞性的研究成为当今生命科学领域的前沿课题。
其中AIF及细胞色素C在凋亡中发挥重要的作用。
对于细胞色素C,当细胞接到凋亡信号后,线粒体释放出来的细胞色素C进入细胞浆后在ATP或dATP的协同作用下与凋亡蛋白酶活化因子I(Apoptoticprotease-acti-vatingfactor-1,Apaf-1)结合以使其分子结构改变来激活caspase-9前体,并进一步激活其下游caspase-3等酶系列,启动caspase级联反应,最终导致细胞凋亡。
AIF是联系线粒体和核凋亡的另一条通路。
现已证明不同细胞的凋亡过程中都有细胞色素C的释放。
关于细胞色素C的释放,它通过线粒体外膜的非特异性破裂和运输细胞色素C孔道的形成进行。
细胞凋亡发生时,水和溶质进入基质,引起线粒体的膨胀,内膜的膨胀导致外膜的破裂,从而释放包括细胞色素C在内的各种蛋白。
同时线粒体形成足够大的运输通道,现已发现Bcl-2、Bcl-xL、Bax等在平面脂双层中能形成孔道,在脂质体中Bax能发生寡聚化形成具有高传导性的通道并且激活细胞色素C的释放。
此外,Bcl-2家族蛋白还可以和其它孔蛋白相互作用,在线粒体膜上形成一个高运输性无选择性的跨越线粒体外膜和内膜的通道PTP(permeabilitytransitionpore),它由位于线粒体内膜的腺嘌呤核苷酸转位子(Adeninenucleotidetranslocatar,ANT)和位于线粒体外膜的电压依赖性离子通道(Voltage-dependentanionchannel,VDAC)所组成。
PTP的形成,使大量Ca2+涌入到细胞质溶质中,细胞质和线粒体基质间的化学平衡被打破,造成线粒体内膜膨胀,进而引起更多PTP的开放,最终导致内膜的破裂,结果细胞色素C、凋亡诱导因子(apoptosisinduc-ingfactor,AIF)和胱冬肽酶原释放到胞液中。
因为细胞色素C在线粒体途径介导的细胞凋亡中起到重要作用,所以对其释放的调控也很关键。
许多研究结果表明,Bcl-2家族蛋白的主要作用位点就在线粒体膜上。
其中Bcl-2和Bcl-xL是主要的抗凋亡因子,Bcl-2和Bcl-xL通过BH3结构域与Bcl-2家族的抗凋亡蛋白形成异二聚体,从而维持促凋亡蛋白在细胞内的定位分布,保护细胞不进入凋亡程序,且Bcl-2和Bcl-xL均能抑制细胞色素C的释放,使细胞色素C无法达到激活下游caspase的阀值,保护细胞不发生凋亡。
而Bcl-2家族中的Bak、Bax、Bik、Bid是促调亡蛋白,它们可能在其它凋亡因子激活下,易位到线粒体膜上,破坏线粒体的结构和功能。
其中Bid能与Bax连接并别构激活Bax,使Bax的N端暴露出来,进而发生同源寡聚化,易位到线粒体膜上,引起细胞色素C的释放,同时还发现被激活的tBid也可与线粒体上的Bak连接别构激活Bak,引起Bak同源寡聚化并插入到线粒体外膜上,引起细胞色素C的释放,诱发细胞凋亡。
Bcl-2家族中抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白形成孔道的内部性质不同,这造成它们对细胞色素C具有不同调控作用的原因。
凋亡诱导因子AIF是一种存在于线粒体中的万双功能黄素蛋白,具有促进凋亡的作用。
在细胞凋亡过程中,AIF从线粒体中释放出来,直接进入细胞核并独立作用于染色质,进而在有关胱冬肽酶依赖性去核糖核酸酶的催化下,引起DNA的大规模断化和染色质浓缩,使细胞发生凋亡,并且胱冬肽酶抑制剂不能抑制AIF的促凋作用。
此外,AIF还可通过自身放大回路来影响线粒体膜的通透性,使其释放更多的AIF,最终破坏细胞内线粒体的正常功能。
研究表明,AIF介导了独立于caspase影响之外的另一条凋亡途径,其凋亡活性是由胚胎早期发育所必需的。
在所有原生动物都发现有AIF的同源物,而植物、真菌或某些单细胞生物中在没有证据表明caspase存在的情况下都可进行程序性细胞凋亡。
所以可以认为AIF以及AIF调节的凋亡,构成了多细胞生物形态发生所必需的一种原始而保守的程序性凋亡途径。
但目前对胞浆中直接作用于AIF的上游蛋白及核内AIF的底物还不确定,特别是AIF介导凋亡的准确机制及AIF与其它参与染色体凝集和降解因子的关系、信息交流的方式等需要深入研究。
此外,Smac/Diabo(thesecondmitochondrial-de-ivedactivatorofcaspase)在细胞凋亡时也被释放出来,它与细胞色素C一起释放到胞浆,通过与LAPs(in-ibitor-of-apoptosisproteins)、XIAP结合发挥促凋亡作用从而成为线粒体途径的一部分。
它本身不能诱发细胞凋亡,只是解除凋亡抑制。
研究发现Smac/Diabo比细胞色素C大,它在线粒体中的释放是否与细胞色素C同步还有待证明,并且只有成熟的Smac/Diabo才有生物活性,因此在其释放前必须有个加工过程。
总之,越来越多的证据表明作为能量供应站的线粒体在细胞调亡过程中发挥着关键性的作用。
它不仅可以通过自身释放细胞色素C等物质介导凋亡,还可以与其它凋亡诱导因子共同作用而改变自身的活动状态以更好地调控细胞凋亡。
线粒体作为细胞凋亡的中心环节,构成了凋亡的一个信号转导途径。
1.2Bcl-2家族蛋白通过线粒体途径发生作用的机制
近几年,关于Bcl-2家族蛋白通过线粒体途径对细胞凋亡影响的研究,有了很大的进展。
研究证明,线粒体外膜通透性的改变可引起细胞凋亡,而这种通透性的改变直接由Bcl-2家族蛋白控制[4]。
具体作用机制,主要被认为有以下两种:
一是Bcl-2家族蛋白成员精确地改变线粒体膜的通透性;二是Bcl-2家族蛋白能够诱导线粒体通透性转变孔道的开放。
Bcl-2家族蛋白能够独立改变线粒体膜的通透性。
Bcl-2家族蛋白与白喉毒素孔形成区域相似,这些蛋白能插入生物膜中,形成离子转导通道[5]。
Kuwana等[6]用原子显微镜观察到,由二维脂质双层中的Bax所形成的大孔道。
Saito等[7]发现,重组Bax可以独自从完整的脂质体中释放出用荧光标记的细胞色素C;并且计算的结果显示,这个通道是由4个Bax分子组成,它的直径正好使细胞色素C分子通过。
一些研究者认为,孔道的形成是由于在细胞凋亡时,Bax和Bak寡聚到线粒体的外膜上。
Bid经caspase-28修剪或重组后,到达线粒体外膜,并寡聚到Bax和Bak上,这种寡聚可能对膜通透性的改变具有重要的作用。
Bcl-2家族蛋白诱导线粒体通透性转变孔道的开放。
一是通透性转变孔道开放,线粒体的外膜不受损伤,膜间隙中的细胞色素C、Smac/DIABLO、凋亡诱导因子和核酸内切酶G等被释放到细胞质中;二是通透性转变孔道的开放后,使线粒体基质和胞浆内的离子得以平衡流动,造成线粒体基质的高渗状态,线粒:
体发生膨胀,外膜破裂,从而使膜间隙中的促凋亡蛋白被释放到细胞质中。
这些促凋亡蛋白或激活caspase或独立地破坏核内染色质,引起细胞凋亡。
通透性转变通道是由线粒体一些内膜外膜蛋白组成的,定位于内外膜接触点,并可以无选择性地允许Mr≤1.5×103的分子通过。
通透性转变通道是线粒体的刺激感受器,被认为是细胞生死的开关[8]。
细胞色素C是一种水溶性蛋白,位于线粒体内外膜之间,并与内膜松弛相连。
在线粒体损伤后,细胞色素C从构建的孔隙中进入细胞液,与抗恶性贫血因子1和caspase-9组成了凋亡复合体。
在caspase-9被激活后,再作用于其下游的caspase-3酶原,活化的caspase-3作为效应子,作用于不同的靶分子,经蛋白水解作用导致细胞凋亡。
研究发现,Bcl-2家族蛋白对细胞色素C的释放具有最明显的调控效应[9]。
Susin等[10]证实了线粒体释放的另一种凋亡诱导因子及其作用机制。
凋亡诱导因子定位于线粒体膜间隙腔中,当凋亡发生时,其首先从线粒体间隙转移到胞质中,继而再转移到细胞核中。
凋亡诱导因子可以引起纯化的胞核内染色质的异常凝集,核DNA的大规模片段化[11]。
核酸内切酶G是线粒体释放的另一种凋亡因子,其功能与凋亡诱导因子相似:
其从线粒体膜间隙中被释放后,导致细胞核内DNA的片段化反应[12]。
Smac是近年来被发现的线粒体促凋亡蛋白,当细胞发生凋亡时,Smac被释放到细胞质中促进细胞凋亡。
最近有报道称,Smac具有特异性氨基酸末端序列,能够激活caspase-3前体,导致细胞凋亡[13]。
1.3Bad蛋白对细胞凋亡的调控作用
近年来,在细胞凋亡调控中起重要作用的B细胞淋巴瘤-白血病-2(B-cellleukemia-2,Bcl-2)家族蛋白的研究众多,Bcl-2被证实是最重要的有明显抑制细胞凋亡作用的基因。
随着研究的深入,人们发现众多与Bcl-2有较高同源性的基因,它们构成庞大的Bcl-2家族,已发现并命名的Bcl-2家族成员有近20种之多。
它们有的抑制凋亡,有的为凋亡的促进者。
抗凋亡成员(又称抗凋亡蛋白,antiapoptoticproteins)有Bcl-2、Bcl-xL、Bcl-w、Mcl-1、Al、ced-9等,促凋亡成员(又称凋亡前体蛋白,Proapoptoticproteins)有Bad、Bax、Bak、Bid、Bik、Bim、Bcl-xs等。
促凋亡成员又分为两类;仅含BH3同源区域(BH3onlyProteins)的成员,包括Bik,Bid,Bad,Bim,Bmf等;含多个同源区域(Bcl-2homologydomain,BH)的成员,包括Bax、Bak、Bcl-xs、Mtd。
其中Bad是主要的促凋亡基因之一,近年研究发现,Bad可通过细胞信号转导通路及与天冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶(caspase)家族成员作用而促进细胞凋亡。
1.3.1.Bad蛋白
Bad基因首先从鼠的cDNA文库中克隆鉴定出[14-15],其后又克隆出人的同源基因,由Yang等[16]于1995年发现,其编码一个含204个氨基酸,分子质量22.1×103的蛋白质。
双杂交和序列分析发现,Bad可与Bcl-2和Bcl-xL结合形成异源二聚体,具有促进细胞凋亡作用,故名Bad(Bcl-xL/Bcl-2associateddeathpromoter),它存在Bcl-2家族成员BH3同源结构域和序列。
与Bax、Bak、Bcl-2和Bcl-xL相似,此结构域是Bad与Bcl-2家族蛋白结合所必需的。
Bad的促凋亡作用依赖于与Bcl-2或Bcl-xL结合,胞外的Bad还能通过与一种细菌毒素的转运结构域结合进入细胞,诱导凋亡。
Hong等[17]发现,Bad在某些病毒感染时还可与病毒受体结合,可能通过酪氨酸激酶途径激活细胞凋亡。
Bad蛋白的结构特点和生物学特征:
Bad蛋白是含有BH3结构域的凋亡前体蛋白,Bcl-2成员均由1~4个BH构成,BH1~BH4均具有α螺旋结构。
目前发现的所有抗凋亡蛋白均具有BH1~BH4四个同源区域,而促凋亡蛋白除Bcl-xs外均缺乏第一个螺旋片段BH4区域[18]。
BH3区域对于促凋亡蛋白来说似乎是最重要的功能区,因为已发现的促凋亡因子Bid、Bad和Bim等都只有BH3区,而且经证实所有仅含BH3区蛋白的成员都是促凋亡的,且都与某个凋亡抑制家族成员相互作用。
目前认为仅含BH3区蛋白是程序性细胞死亡的必须启动子,它们参与识别不同类型的刺激,通过灭活Bcl-2家族中促生存成员的保护功能,并激活促凋亡的家族成员来发动凋亡。
BH3结构域也是Bad与Bcl-2家族蛋白结合所必需的,其促凋亡作用依赖于与Bcl-2或Bcl-xL的结合。
生理状态下Bcl-2家族促凋亡成员和抗凋亡成员绝大部分都位于特定的亚细胞结构中[19]。
抗凋亡成员为膜的内在蛋白,分别与内质网膜、线粒体膜和核膜相结合。
Bad等促凋亡成员在没有凋亡信号时大部分位于胞质中,少量疏松黏附于细胞内膜结构。
在凋亡刺激信号作用下,促凋亡成员发生构型改变,易位并插入线粒体外膜发挥促凋亡活性。
线粒体通路正是Bcl-2家族基因调控凋亡的主要途径。
Bad蛋白的表达:
Bad在外周及中枢神经元、淋巴细胞、骨髓造血细胞、生殖细胞及许多上皮细胞中均有表达。
近年来其在缺血损伤方面的研究受到重视,肿瘤方面的研究多见。
脑缺血后Bcl-2基因家族在脑内表达有明显的改变,此方面的研究是新的热点。
Dluzniewska等[20]建立鼠暂时性脑缺血模型,用免疫细胞化学方法在电镜下发现海马CA1区神经元Bad蛋白表达增加,并通过WesternBlotting的方法和免疫双标法证实CA1区Bad蛋白由胞质易位至线粒体的过程。
Tan等[21]认为Bad蛋白能通过其磷酸化和去磷酸化调控其在线粒体膜上与Bcl-2和Bcl-xL的异二聚体的作用。
Uchino等[22]在暂时性全脑缺血大鼠海马区神经元细胞观察到与凋亡相关的由钙调磷酸酶诱导的Bad蛋白的去磷酸化和Bad蛋白表达增加。
研究表明[23],Bad/Bcl-xL通过Bad通路调控缺血再灌注脑神经元凋亡。
Dennis等[24]建立暂时性视网膜缺血模型,观测到视网膜神经节细胞层和内核层细胞中的Bad蛋白表达上调,此外,这些细胞中大多都可见DNA断裂的损伤表现,而DNA断裂是凋亡细胞的一个典型特征。
Bcl-2在多种肿瘤组织中均有较高表达,可抑制多种因素诱发的细胞凋亡,促凋亡成员Bad在肿瘤中的表达具有重要意义。
Ichinose等[25]发现,Bad蛋白磷酸化后失活,失活的Bad加剧胶质母细胞瘤和前列腺癌的恶性转化;Kohler等[26]发现,Bax和Bad的高表达与急性白血病的预后不良相关,可作为一个预后指标,在Bcl-2和Bcl-xL过表达的情况下,Bad可直接诱导凋亡,具有治疗意义。
1.3.2.Bad蛋白参与凋亡的可能机制
Bcl-2家族蛋白通过转录水平的调控及转录后调控来发挥作用,但转录调控不是其发挥作用的主流形式,各种转录后调控,如磷酸化-去磷酸化修饰,二聚体的形成,蛋白质剪切、解及Bcl-2成员在亚细胞水平的易位更为重要,这些过程能有效精确地调节内外源性凋亡信号通路。
Bad蛋白的转录后调控专主要是磷酸化修饰和二聚体形成,另外其促凋亡作用与BH3区域密不可分。
Bad蛋白对凋亡的调控与其磷酸化-去磷酸化修饰有关:
生理状态下,磷酸化的Bad与14-3-3蛋白结合成复合物稳定存在于胞质中发挥抗凋亡效应;接受凋亡信号刺激后,调磷酸酶等诱导Bad去磷酸化,去磷酸化的游离Bad通过易位和一系列细胞活动促进凋亡的发生。
据报道[27,28]Bad蛋白有三个磷酸化部位,分别在Ser112、Ser136和Ser155:
线粒体相关蛋白激酶(mitochondria-associatedproteinkinase,PKA)、Ras-丝裂原激活的蛋白激酶(Ras-mitogen-activatedproteinkinese,RSK)及p21激活的蛋白激酶(p21acti-vatedkinase1,PAK1)诱导Ser112磷酸化;PAK1或ATP依赖的酪氨酸激酶Akt诱导Ser136磷酸化;RSK或PKA诱导Ser155磷酸化。
Ser170也是一个磷酸化部位,诱导此部位磷酸化的激酶还未确定,但此处磷酸化也产生对抗凋亡的效应。
Datta等[28]报道在体外,至少有四种激酶(PKA、Akt/PKB、PKC、Raf1)能使Bad磷酸化。
但这些激酶中只有PKA、Akt/PKB能使Bad中与14-3-3蛋白结合相关的Ser112或Ser136磷酸化。
Akt是一个丝/苏氨酸激酶,位于磷脂酰肌醇3激酶(PI3-K)的下游,为许多促细胞生存信号蛋白所激活,包括胰岛素样生长因子1、白细胞介素3和神经生长因子。
另外Akt也可被Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶激活。
激活的Akt使Bad中的Ser136磷酸化,导致14-3-3蛋白与Bad的结合并抑制Bad所诱导的细胞凋亡。
Bad中的Ser112也可被线粒体上的PKA磷酸化而抑制Bad的促凋亡作用。
但此过程是否需要14-3-3蛋白的参与还须进一步考证。
Henshall[29]和Meller等[30]研究癫痫发作致神经元凋亡的调控机制并描述了Bad信号通路的激活过程:
当Bad以磷酸化形式与14-3-3蛋白结合时无活性,稳定的存在于胞质。
磷酸化的Akt对于保持这一构型的稳定性很重要,Akt的磷酸化又由PI3-K维系。
癫痫发生以后,PI3-K失活,Akt去磷酸化,Bad的磷酸键与14-3-3蛋白断开而分离,变为去磷酸化的Bad,游离的Bad构型改变,它从Bax-Bcl-xL二聚体中夺取Bcl-xL而释放出Bax,游离Bax形成二聚体并向线粒体膜易位并插入其中,其疏水核心形成一个孔道结构,使细胞色素C(CytoC)释放至胞质,引起caspase酶系级联反应导致凋亡。
他们还证实了癫痫发作后Bad与14-3-3的解离及Bad与Bcl-xL的结合。
Bad蛋白对凋亡的调控与二聚体的形成有关:
Bcl-2成员之间易于形成同源或异源二聚体,这种二聚体反应调节细胞死亡和存活信号的平衡状态,是决定细胞存亡的关键。
Bad蛋白的促凋亡作用就依靠其与Bcl-xL和Bcl-2在线粒体外膜处的结合来完成。
Bcl-xL与Bax形成异二聚体而阻断后者的促凋亡活性,去磷酸化的Bad与Bax竞争,从Bcl-xL/Bax二聚体上夺取Bcl-xL,释放游离的Bax启动凋亡通路。
Bcl-2成员形成二聚体有选择性,且不同伴侣分子结合的强度也不同。
因此,在一个特定的哺乳动物细胞,每个成员是否存在及其浓度决定了占优势的二聚体的类别,最终决定了细胞的命运。
Bad可以说是Bcl-2/Bax和Bcl-xL/B
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