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[最新精品]内质网应激反应性细胞凋亡机制研究进展 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 内质网应激反应性细胞凋亡机制研究进展 内质网应激反应性细胞凋亡机制研究进展 【中图分类号】R51 【文献标识码】A 【文章编号】1814-8824(2008)-12-0008-02 内质网是细胞内的亚细胞器，调节细胞内蛋白质的合成、折叠、细胞对于应激的反应以及维持细胞内钙离子水平的稳定，当新合成的蛋白质N,末端糖基化受到抑制，二硫键结合减少，钙离子的排空及蛋白质从内质网向高尔基体转运受阻时，可导致ERS^,1,，未折叠或错误折叠的蛋白质在内质网的大量蓄积引发未折叠蛋白反应(UPR)。ERS能促进ER对网腔内错误折叠或未折叠蛋白的处理，通过诱导分子伴侣如葡萄糖调节蛋白78(GRP78)提高细胞存活，但ERS时间过长会导致细胞凋亡(programmed cell death)。 1 UPR信号通路和调控 目前在ER膜上有3种信号转导蛋白:抑制物阻抗性酯酶1(IRE1),双链RNA依赖蛋白激酶样内质网激酶(PERK)和激活转录因子6(ATF6)。 PERK为?型跨膜蛋白，正常情况下与GRP78结合而处于无活性状态，当未折叠蛋白在ER内堆积，引起PERK-GRP78复合体解离，PERK发生寡聚化及转-自主磷酸化，活化的PERK能够磷酸化真核细胞翻译起始因子2α(translation initiation factor-2α,eIF2α)，从而阻止蛋白质合成。PERK的活化和eIF2α的磷酸化导致ER内蛋白折叠量减少，eIF2α磷酸化依赖的ERS基因的表达及细胞生存率的提高^,2,。研究发现^,3,分子伴侣P58,ipk高表达的细胞中磷酸化的eIF2α含量很低，是因为P58ipk能结合PERK的激酶区并抑制其活化。eIF2α是PERK的底物，目前仅在中国 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 仓鼠卵巢细胞中发现eIF2α的活化是不依赖PERK的^,4,。 IRE1是丝/苏氨酸跨膜蛋白激酶，有α、β两种亚型，IRE1α在大多数的细胞和组织中广泛表达，在胰腺和胎盘含量尤高;IREβ只存在于肠上皮细胞。IRE1由ER腔内的N-末端信号肽、短跨膜区及C-末端胞质区组成，胞质内含有核糖核酸内切酶结构域 (endoribonucleaseRNase)。IRE1也受到GRP78的负向调节，当出现UPR时，IRE1-GRP78复合体解离，IRE1将应激信号跨膜传递到胞质区，引起寡聚化和自主磷酸化;同时RNase剪切XBP1-mRNA(X-box binding protein 1);ATF6能够上调XBP1的mRNA的转录，XBP1-mRNA被激活的IRE1α和IRE1β的核酸内切酶活性剪接去除26个内含子，并迅速翻译成大量45000的pXBP1(S)。pXBP1(S)具有bZiP结构域，作为转录因子与ERS元件结合。IRE1α可以激活c-Jun N-末端激酶(JNKs)，JNKs通过磷酸化并活化转录因子调节基因表达。 ATF6是?型跨膜蛋白，有α(90kDa)、β(110kDa)两个亚型，正常情况下也与GRP78结合;一旦出现UPR，GRP78与ATF6分离，ATF6进入高尔基体，被S1P(site-1 protease)和S2P酶水解，其N-末端部分转移到细胞核，与ERS元件结合引起基因转录^,5,。 2 Caspase家族在ERS反应性凋亡中的作用 Caspase是ERS过程中最终执行细胞凋亡的水解酶，共有14个成员，大致可以分为caspase启动因子(caspase-8，9，12)和效应因子(caspase-3，6，7)，彼此间形成级联反应系统，目前对于caspase家族导致ERS凋亡的确切机制还不太清楚，但大量研究显示: caspase-9处于细胞凋亡通路的枢纽位置，而caspase-3主要负责拆卸细胞。Caspase-12是ES途径细胞凋亡的关键分子，因此其活化对于细胞凋亡有重要意义^,6,。 Caspase-12的活化有以下几种方式:a依赖Ca,2+的calpain活化:calpain具有同源的m和μ两种亚型，ERS时细胞内的Ca,2+水平升高，离体实验表明m-calpain通过切割N-末端的促肽调节序列诱导procaspase-12 (caspase-12前体)转化为caspase-12， 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ caspase-12缺陷细胞能抵制ERS介导的凋亡^,7,。b肿瘤坏死因子受体相关因子2(TNF receptor-associated factor 2,TRAF2)依赖机制:在非应激时，TRAF2与procaspase-12形成稳定的复合物，导致ERS的刺激能使两者分离，TRAF2将应激信号从IRE1传递到procaspase-12，引起caspase-12寡聚化并活化^,8,。c IRE1-JNK途径:ERS激活IRE1后，使TRAF2募集，TRAF2激活凋亡信号调节激酶1(apopotosis signal regulation kinase 1 ASK1)，最终引起MKK4/JNK途径信号转导，诱导细胞凋亡^,9,。尽管JNK在ERS中的确切作用不清楚，但JNK活化延长能促进凋亡，并下调许多细胞死亡诱导刺激，包括TNFα， H,2O₂及DNA损伤因子^,10,。d caspase-7相关机制:GRP78与caspase-7、caspase-12形成稳定的复合体，阻止caspase-12从ER释放，ERS时GRP78从复合体解离并重新分布，导致caspase-12被活化^,11,。在用毒胡萝卜素 (thapsigargin Tg)处理的HEK293T细胞内发现caspase-7和 caspase-12共表达，caspase-7能够有效地裂解caspase-12产生一42kDa的片段，并使caspase-7从胞浆转位到ER表面，因此caspase-7可能是caspase-12上游的活化因子。 Caspase-12一旦得到活化，便可激活下游的级联反应，最终导致细胞凋亡，在这个过程中同样受到很多因素的调节。Morishima N12认为caspase-12能够不依赖细胞色素c和Apaf-1激活caspase-9，活化的caspase-9进一步激活caspase-3，这个过程可被caspase-9抑制剂所抑制。caspase-9是caspase-12的底物，一旦caspase-12与MAGE-3(caspase-9抑制剂)结合便会阻止caspase-9的活化及凋亡过程。caspase-9的活化有线粒体/细胞色素c和依赖caspase-12的两条途径。黄文芳等^,13,用caspase-9抑制剂研究了辛伐他汀诱导K562细胞凋亡过程，发现处理组和对照组细胞数目和凋亡率没有显著改变，其凋亡途径是不依赖线粒体通路的其他途径。 Caspase-8是死亡受体(Fas/Fasl)细胞凋亡途径的关键分子，当死亡受体与配体结合后，Fas分子相关蛋白使procaspase-8聚集，procaspase-8通过自身或相互作用切割产生有活性的caspase-8，进 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 而活化caspase-3。INF-α能够诱导caspase-8的启动子活化引起肿 瘤细胞凋亡。Bcl-2家族的促凋亡因子BID能被caspase-8水解，随 后进入Fas途径;另外tBID转位到线粒体并传递凋亡信号，线粒体 向着细胞核聚集，释放细胞色素c引起细胞凋亡。caspase-8可以认 为是线粒体途径和死亡受体途径的桥梁。 参考文献 1 Mehmet H(Caspases find a new place to hide,J,(Nature， 2000，403(6765):29-30( 2 Harding HP, Calfon M, Urano F, Novoa I and Ron D (2002) Transcriptional and translational control in the mammalian unfolded protein response,J,. Annu Rev CellDev Biol,2002,18: 575,599 3 Wei Yan, Christopher L. Frank Control of PERK eIF2-kinase activity by the endoplasmic reticulum stress-induced molecular chaperone,J,.2002,99:25 4 Jenny B,DuRose, Arvin B. Tam, and Maho Niwa Intrinsic Capacities of Molecular Sensors of the Unfolded Protein Response to Sense Alternate Forms of Endoplasmic Reticulum Stress,J,. Molecular Biology of the Cell,2006,17:3095,3107. 5 Chen X，Shen JS，Prywes R(The luminal domain of ATF6 senses endoplasmic reticulum stress and causes translocation of ATF6 from the ER to the Golgi,J,(J Biol Chem,2002,277:13045-13052. 6 Liu H, Miller E.van de Water B and Stevens JL (1998) Endoplasmic reticulum stress proteins block oxidant-induced Ca,2+ increases and cell death,J,. Biol. Chem. 273: 12858,12862 7 Nakagawa T，Zhu H，Morishima N(Caspase一12 mediates endoplasmic reticulum specific apoptosis and cytotoxicity by amyloid―β,J,(Nature，2000，403(6765):98-103( 8 Yoneda T，Imaizumi K，Oono K，et al(Activation of caspase 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 一12，an endoplastic reticulum (ER)resident caspase，through tumor necrosis factor receptor associated factor 2-dependent mechanism in response to the ER stress,J,. Biol Chem，2001， 276(17):13935-13940( 9 Nishitoh H. Matsuzawa A. Tobiume K. ASK1 is essential for endoplasmic reticulum stress-induced neuronal cell death triggered by expanded polyglutamine repeats,J,.Genes Dev,2002,16(11):1345-55. 10 Deng,Y,Ren X, Yang L. 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