《caspase蛋白》PPT課件

白興華2011-11-4,Caspase家族及其在細(xì)胞凋亡中的作用,目錄：,Caspase家族蛋白酶的簡(jiǎn)介Caspase家族蛋白酶的結(jié)構(gòu)與功能Caspase家族蛋白酶在細(xì)胞凋亡中的活化Caspase家族與細(xì)胞凋亡的關(guān)系,Caspase（天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白水解酶）：是一組存在于細(xì)胞質(zhì)中具有類似結(jié)構(gòu)的蛋白酶。它們的活性位點(diǎn)均包含Cys殘基，能夠特異性的切割靶蛋白Asp殘基后的肽鍵。Caspase能選擇性的切割某些蛋白質(zhì)，從而造成細(xì)胞凋亡。細(xì)胞凋亡：指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細(xì)胞自主的有序的死亡。,一、Caspase家族蛋白酶的簡(jiǎn)介,Caspase的發(fā)現(xiàn)源于秀麗隱桿線蟲（C.elegans）細(xì)胞凋亡的研究。線蟲從胚胎發(fā)育到成體的過程中共產(chǎn)生1090個(gè)體細(xì)胞，其中131個(gè)體細(xì)胞發(fā)生凋亡后消失。研究人員利用一系列突變體發(fā)現(xiàn)線蟲發(fā)育過程中控制細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵因子。1986年美國(guó)麻省理工學(xué)院的RobertHorvitz發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ced3或ced4突變后，原先應(yīng)該凋亡的131個(gè)體細(xì)胞仍然存活；與之相反，ced9的突變導(dǎo)致所有細(xì)胞在胚胎期死亡，無(wú)法得到成蟲。這一結(jié)果證明，ced3和ced4是線蟲發(fā)育過程中細(xì)胞凋亡的必須基因，ced9的功能是抑制細(xì)胞凋亡。鑒于這一重要發(fā)現(xiàn)，RobertHorvitz與另外兩位線蟲模型的建立者：英國(guó)的SydneyBrenner和JohnE.Sulston共同獲得了2002年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。,二、Caspase家族蛋白酶的結(jié)構(gòu)與功能,人類的Caspase-1和Caspase-3的3D結(jié)構(gòu)（NCBI）,其它Caspase蛋白酶,2,10,5,6,11,9,7,4,圖3：蛋白酶家族的同源性,Caspase-1和11（可能還有4）主要負(fù)責(zé)白介素前體的活化，不直接參與凋亡信號(hào)的傳遞；其余的Caspase在細(xì)胞凋亡的過程中發(fā)揮的功能不同，可以分為兩類：一類是凋亡起始者，包括Caspase-2，-8,-9,-10,-11；另一類是凋亡執(zhí)行者，包括Caspase-3，-6，-7。起始者負(fù)責(zé)對(duì)執(zhí)行者的前體進(jìn)行切割，從而產(chǎn)生有活性的執(zhí)行者；執(zhí)行者負(fù)責(zé)切割細(xì)胞核內(nèi)、細(xì)胞質(zhì)中的結(jié)構(gòu)蛋白和調(diào)節(jié)蛋白。,作用方式,三、Caspase家族蛋白酶的活化,細(xì)胞凋亡過程中Caspase級(jí)聯(lián)效應(yīng),四、Caspase家族與細(xì)胞凋亡的關(guān)系,細(xì)胞凋亡過程可以分為激活期和執(zhí)行期。前期細(xì)胞應(yīng)答死亡信號(hào)，起始Caspase活化，后期執(zhí)行Caspase活化，執(zhí)行細(xì)胞死亡程序。起始Caspase的活化屬于同性活化，即酶原分子聚集成復(fù)合物達(dá)到一定濃度時(shí)，就彼此切割或者構(gòu)象改變產(chǎn)生有活性的二聚體形式；執(zhí)行Caspase的活化屬于異性活化，即起始Caspase招募執(zhí)行Caspase酶原分子后，對(duì)其進(jìn)行切割，產(chǎn)生具有活性的執(zhí)行Caspase切割細(xì)胞內(nèi)重要的結(jié)構(gòu)和功能蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。,與Caspase有關(guān)的凋亡通路主要有兩種。一種是死亡受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，另一種是線粒體依賴途徑。在外源途徑中，死亡受體如Fas在配體FasL的刺激下，通過接頭蛋白FADD將Caspase-8酶原招募到細(xì)胞質(zhì)膜上，形成死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合物DISC。Caspase-8酶原在這個(gè)復(fù)合物中被活化，進(jìn)而激活下游的Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)。Caspase-8也可以通過切割Bcl-2家族成員Bid，進(jìn)一步活化Bax和Bak從而激活內(nèi)原細(xì)胞凋亡途徑。,細(xì)胞凋亡的途徑,內(nèi)源性細(xì)胞凋亡途徑始于線粒體,細(xì)胞色素c從線粒體內(nèi)釋放是關(guān)鍵的一步。在細(xì)胞凋亡信號(hào)的刺激下,細(xì)胞色素c從線粒體內(nèi)釋放到胞漿內(nèi)，胞漿內(nèi)的細(xì)胞色素c在dATP存在下通過Cys蛋白酶募集域的作用。與凋亡細(xì)胞蛋白酶激活因子Apaf-1結(jié)合，募集并激活Caspase-9，然后激活下游的效應(yīng)半胱氨酸蛋白酶,如Caspase-2、3、6、7、8、9，啟動(dòng)Caspase的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引起細(xì)胞凋亡。,內(nèi)源途徑,外源途徑,內(nèi)源途徑,執(zhí)行Caspase的底物約有280種。例：Caspase激活的DNA酶CAD。,執(zhí)行Caspase與底物作用方式,總結(jié),Caspase:它是一種Cys蛋白酶，用Cys作為裂解底物的親核基團(tuán)。其催化活性對(duì)底物的Asp有特異性要求，Caspase以活性很低的酶原形式合成，通過蛋白酶水解去除氨基端的一段序列而被激活?；罨腃aspase