程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老

程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第1頁機體結(jié)構(gòu)細(xì)胞增殖細(xì)胞分化細(xì)胞凋亡細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)染色體（DNA與蛋白質(zhì)相互作用）衰老程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第2頁第二節(jié)細(xì)胞衰老

(cellularaging或cellsenescence)●Hayflick界限(HayflickLimitation）●細(xì)胞在體內(nèi)條件下衰老●衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變●細(xì)胞衰老分子機理●關(guān)于人類衰老和壽命問題程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第3頁關(guān)于人類衰老和壽命問題人類壽命有沒有極限？極限是多少？抗衰老，求長壽，古往今來，人之常情，時至今日，更為大家所關(guān)注。人類壽命相關(guān)原因當(dāng)代人類面臨著三種衰老程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第4頁當(dāng)代人類面臨著三種衰老：第一個是生理性衰老，是指伴隨年紀(jì)增加所出現(xiàn)生理性退化，這是一切生物普遍規(guī)律。第二種是病理性衰老，即因為內(nèi)在或外在原因使人體發(fā)生病理性改變，使衰老現(xiàn)象提前發(fā)生，這種衰老又稱為早衰。第三種是心理性衰老，心理活動是生理活動更高級物質(zhì)運動形式，人類因為各種原因，經(jīng)常產(chǎn)生“未老先衰”心理狀態(tài)而影響機體整體功效。

程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第5頁程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第6頁1遺傳與人類壽命：先天性，父輩主宰。父、母享受高壽，其兒女往往也是高壽者。壽命與性別相關(guān)：人壽保險企業(yè)統(tǒng)計說明，♀性動物＞♂性動物，女人＞男人，為何？眾說紛紜。環(huán)境與人類壽命：后天原因多樣錯綜復(fù)雜。體魄、環(huán)境、心理、社會、營養(yǎng)、疾病等。其中營養(yǎng)及體力活動較為主要。職業(yè)與人類壽命：職業(yè)作為一個主要社會原因，對人類壽命有一定影響。日本統(tǒng)計，從事管理工作人員，平均壽命最長，依次為國家機關(guān)工作人員、專業(yè)技術(shù)人員、商業(yè)工作人員、農(nóng)業(yè)工作人員、普通生產(chǎn)工人、體力勞動者、礦工。

總得說來，近20年來，細(xì)胞衰老研究取得了長足進步，但離開真正揭示細(xì)胞衰老本質(zhì)，還要走很長路。一旦揭開了細(xì)胞衰老秘密，那么延緩衰老，延長壽命將成為可能，但辯證唯物主義告訴咱們，真正長生不老是不可能。研究了解細(xì)胞衰老死亡規(guī)律，目標(biāo)并不是為了防止死亡，而是要延緩細(xì)胞衰老到來。

程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第7頁研究表明：哺乳動物自然壽命為生長發(fā)育期5—7倍，借此推論，人類完成生長發(fā)育約在20~22周歲，自然壽命應(yīng)是100—150歲。哺乳動物自然壽命為性成熟8—10倍。海弗里克（Hayflick）：人體細(xì)胞可進行50次左右有絲分裂，每次細(xì)胞周期為2—4年，這么推論，人壽命應(yīng)在120歲左右。

程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第8頁一、Hayflick界限(HayflickLimitation）

●概念：關(guān)于細(xì)胞增殖能力和壽命是有限觀點。細(xì)胞，最少是培養(yǎng)二倍體細(xì)胞，不是不死，而是有一定壽命；它們增殖能力不是無限，而是有一定界限，這就是Hayflick界限◆癌細(xì)胞或培養(yǎng)細(xì)胞系是不正常細(xì)胞，其染色體數(shù)目或形態(tài) 已經(jīng)不一樣于原先細(xì)胞◆細(xì)胞增殖能力與供體年紀(jì)相關(guān)◆物種壽命與培養(yǎng)細(xì)胞壽命之間存在著一定關(guān)系

●二倍體細(xì)胞衰老是由細(xì)胞本身決定◆決定細(xì)胞衰老原因在細(xì)胞內(nèi)部，而不是外部環(huán)境◆是細(xì)胞核而不是細(xì)胞質(zhì)決定了細(xì)胞衰老程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第9頁物種壽命與體外培養(yǎng)時細(xì)胞傳代次數(shù)關(guān)系Hayflick等發(fā)覺，動物體細(xì)胞在體外可傳代次數(shù)，與物種壽命相關(guān)。比如，Galápagos龜最高壽命是175歲，它細(xì)胞在體外培養(yǎng)時能分裂100次。而小鼠壽命只有幾年，所以從小鼠分離細(xì)胞在體外分裂次數(shù)不超出30次程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第10頁細(xì)胞起源人胚肺成纖維細(xì)胞中年人肺成纖維細(xì)胞老年人肺成纖維細(xì)胞可增殖代數(shù)40-60202-4不一樣年紀(jì)起源人成纖維細(xì)胞增殖代數(shù)程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第11頁二、細(xì)胞在體內(nèi)條件下衰老●在機體內(nèi)，細(xì)胞衰老和死亡是常見現(xiàn)象，甚至在個體發(fā)育早期也會發(fā)生;●正常情況下終生保持分裂細(xì)胞，其分裂能力是否隨著有機體年紀(jì)增高而下降？它們會不會衰老？◆衰老動物體內(nèi)，細(xì)胞分裂速度顯著減慢，其原因主要是G1期顯著延長;◆衰老個體內(nèi)環(huán)境原因影響了細(xì)胞增殖和衰老; ◆骨髓干細(xì)胞移植試驗說明伴隨年紀(jì)增加，干細(xì)胞增殖速度也趨遲緩.程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第12頁三、衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變●細(xì)胞核改變●內(nèi)質(zhì)網(wǎng)改變:衰老動物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)成份彌散性地分散于核周胞質(zhì)中，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)總量似乎是降低了●線粒體改變:通常，細(xì)胞中線粒體數(shù)量隨齡降低，而其體積則隨齡增大●致密體生成●膜系統(tǒng)改變

程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第13頁細(xì)胞核改變◆體外培養(yǎng)二倍體細(xì)胞，細(xì)胞核伴隨細(xì)胞分裂次數(shù)增加不停增大◆細(xì)胞核核膜內(nèi)折（invagination）、染色質(zhì)固縮化

程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第14頁膜系統(tǒng)改變◆衰老細(xì)胞，其膜流動性降低、韌性減小◆衰老細(xì)胞間間隙連接

;

細(xì)胞膜內(nèi)（P面）顆粒分布也發(fā)生改變

程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第15頁四、細(xì)胞衰老分子機理●氧化性損傷學(xué)說：代謝過程中產(chǎn)生活性氧基團或分子（ROS---O2-，OH-

，H2O2

），引發(fā)氧化性損傷積累，最終造成衰老?！穸肆Ｅc衰老：發(fā)覺端粒長度確實與衰老有著親密關(guān)系，提出細(xì)胞衰老“有絲分裂鐘”學(xué)說（Harley,1990）●rDNA與衰老:酵母染色體外rDNA環(huán)（ERC）積累，造成細(xì)胞衰老。●緘默信息調(diào)整蛋白復(fù)合物（Sircomplex）與衰老：Sircomplex存在于異染色質(zhì)區(qū)，其作用在于阻斷所在位點DNA轉(zhuǎn)錄。●SGS1基因和WRN基因與衰老：SGS1基因和WRN基因同源,編碼解旋酶;

酵母sgs1突變體壽命顯著短于野生型（平均9.5代:24.5代）;wrn突變引發(fā)早老癥.●發(fā)育程序與衰老:●線粒體DNA與衰老:Sen-DNA(80年代)；mtDNA突變積累與細(xì)胞衰老相關(guān). ●人類細(xì)胞衰老主導(dǎo)基因Ｐ16程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第16頁

科學(xué)家發(fā)覺，癌癥與“端粒酶”活性過高相關(guān)。90%惡性癌細(xì)胞里面端粒酶活性都是過高，正是這個過高端粒酶活性讓癌癥細(xì)胞“死不了”，無限生長，四處轉(zhuǎn)移。

程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第17頁氧化性損傷學(xué)說:該理論認(rèn)為，代謝過程中產(chǎn)生活性氧基團或分子（reactiveoxygenspecies，ROS）引發(fā)氧化性損傷積累，最終造成衰老。ROS主要有三種類型：◆O2-，即超氧自由基；◆OH-，即羥自由基；◆H2O2。它們高度活性引發(fā)脂類、蛋白質(zhì)和核酸分子氧化性損傷，從而造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷乃至破壞。去除ROS，就能夠延長壽命。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第18頁氧自由基損傷作用:1）能使質(zhì)膜中不飽和脂肪酸氧化；2）使蛋白質(zhì)中疏基氧化造成蛋白質(zhì)交聯(lián)、變性、酶鈍化；3）使糖類化合物降解；4）使DNA鏈斷裂、交聯(lián)、堿基經(jīng)基化、堿基切除，5）抑制蛋白質(zhì)、核苷酸和脂肪酸生物合成。細(xì)制細(xì)胞內(nèi)去除過多自由基機制:1）經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)部本身隔離化使產(chǎn)生自由基物質(zhì)或位點與細(xì)胞其它組分分開；2）保護性酶：主要有超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)，二者協(xié)同起保護性作用。另外還有谷胱甘肽過氧化物酶。3）其它抗氧化物分子，如維生素E和維生素C，它們都是自由基反應(yīng)有效終止劑。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第19頁中國科學(xué)家揭開人類細(xì)胞衰老之謎(年十大科技進展之一)(年)北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授童坦君、張宗玉領(lǐng)導(dǎo)研究組經(jīng)過多年研究，當(dāng)前已初步說明人類細(xì)胞衰老主導(dǎo)基因Ｐ16是人類細(xì)胞衰老遺傳控制程序中主要步驟，揭示了P16基因在衰老過程中高表示原因，從而初步揭開了人類細(xì)胞衰老之謎。初步說明了P16基因不但是細(xì)胞衰老遺傳控制程序中主要步驟，還可影響細(xì)胞壽命與端粒（細(xì)胞生物鐘）長度，它經(jīng)過調(diào)整Ｒb蛋白活性，而非激活端粒酶起作用。同時發(fā)覺負(fù)調(diào)控機制減弱是細(xì)胞復(fù)制性衰老時Ｐ16基因高表示主要原因。研究人員發(fā)覺P16基因存在一個基因序列為GAAGGT負(fù)調(diào)控元件。此負(fù)調(diào)控元件相當(dāng)于P16基因剎車裝置。他們還發(fā)覺了掌管這一剎車裝置蛋白質(zhì)因子，它分子量約為24000道爾頓。深入研究顯示：年輕細(xì)胞此蛋白質(zhì)因子可與負(fù)調(diào)控元件結(jié)合，抑制P16基因表示，而衰老細(xì)胞缺乏此因子，所以P16基因高表示。抑制P16基因表示，不但細(xì)胞壽命延長，衰老程度減輕，而且端粒長度縮短也在減緩；反之，增強Ｐ16基因表示，不但細(xì)胞壽命縮短，衰老程度加重，而且端粒長度縮短顯著加緊。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第20頁第一節(jié) 程序性細(xì)胞死亡

●細(xì)胞凋亡概念及其生物學(xué)意義●細(xì)胞凋亡形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)特征●細(xì)胞凋亡分子調(diào)控機理●細(xì)胞自噬●植物細(xì)胞程序性死亡程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第21頁植物細(xì)胞程序性死亡在形態(tài)上,多年來研究表明,植物與動物細(xì)胞PCD有許多相同特征,包含細(xì)胞形態(tài)和DNA降解改變等。當(dāng)前發(fā)覺與植物程序性死亡相關(guān)因子有:caspase、CED、蛋白激酶和核酸內(nèi)切酶。PCD伴伴隨植物一生，在植物生長發(fā)育、形態(tài)建成及抵抗不良環(huán)境傷害中都發(fā)揮十分主要作用。大量研究結(jié)果證實,植物體各個別,如根、莖、葉、花、果等死亡,注定會在生活史特定階段發(fā)生，這對植物體有著主要生物學(xué)意義。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第22頁細(xì)胞自噬（autophagy）細(xì)胞自噬是凋亡之外第二種程序性細(xì)胞死亡方式，在進化過程中高度保守，從酵母、果蠅到脊椎動物和人都能夠找到參加autophagy同源基因。在形態(tài)學(xué)上，即將發(fā)生autophagy細(xì)胞胞漿中出現(xiàn)大量游離膜性結(jié)構(gòu)，稱為前自噬泡（Preautophagosome）。前自噬泡逐步發(fā)展，成為由雙層膜結(jié)構(gòu)形成空泡，其中包裹著變性壞死細(xì)胞器和個別細(xì)胞漿，這種雙層膜被稱為自噬泡（Autophagosome）。自噬泡外膜與溶酶體膜融合，內(nèi)膜及其包裹物質(zhì)進入溶酶體腔，被溶酶體中酶水解。依據(jù)細(xì)胞內(nèi)底物運輸?shù)饺苊阁w腔方式不一樣，哺乳動物細(xì)胞autophagy可分為三種主要方式

程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第23頁三種主要方式：大自噬（Macroautophagy）、小自噬（Microautophagy）和分子伴侶介導(dǎo)自噬(Chaperone-mediatedautophagy，CMA)。大自噬小自噬分子伴侶介導(dǎo)自噬程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第24頁一、細(xì)胞凋亡概念及其生物學(xué)意義●細(xì)胞死亡形式●概念：細(xì)胞凋亡是一個主動由基因決定自動結(jié)束生命過程，所以也經(jīng)常被稱為細(xì)胞程序性死亡（programmedcelldeath,PCD）。凋亡細(xì)胞將被吞噬細(xì)胞吞噬?！裆飳W(xué)意義：細(xì)胞凋亡對于多細(xì)胞生物個體發(fā)育正常進行，自穩(wěn)平衡保持以及抵抗外界各種原因干擾方面都起著非常關(guān)鍵作用：蝌蚪尾消失；脊椎動物神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育；發(fā)育過程中手和足形成過程等。

年10月7日英國人悉尼·布雷諾爾、美國人羅伯特·霍維茨和英國人約翰·蘇爾斯頓，因在器官發(fā)育遺傳調(diào)控和細(xì)胞程序性死亡方面研究獲諾貝爾諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第25頁細(xì)胞死亡形式細(xì)胞死亡形式分為：凋亡性程序性細(xì)胞死亡(Apoptosis)、自噬性程序性細(xì)胞死亡(Autophagy)和細(xì)胞壞死(Necrosis)三種類型。程序性細(xì)胞死亡（ProgrammedCellDeath,PCD）是有機體在漫長進化過程中發(fā)展起來細(xì)胞自殺機制，在去除無用、多出或癌變細(xì)胞，維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮主要作用。程序性細(xì)胞死亡調(diào)控機制失調(diào)與各種疾病發(fā)生發(fā)展相關(guān)，如神經(jīng)變性性疾病、本身免疫病、惡性腫瘤、衰老、病原微生物感染、肌細(xì)胞功效失調(diào)等。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第26頁關(guān)于細(xì)胞凋亡和細(xì)胞程序性死亡在細(xì)胞凋亡一詞出現(xiàn)之前，胚胎學(xué)家已觀察到動物發(fā)育過程中存在著細(xì)胞程序性死亡（programmedcelldeath，PCD）現(xiàn)象，它是胚胎正常發(fā)育所必需。多年來PCD和細(xì)胞凋亡常被做為同義詞使用，但二者實質(zhì)上是有差異。首先，PCD是一個功效性概念，描述在一個多細(xì)胞生物體中，一些細(xì)胞死亡是個體發(fā)育中一個預(yù)定，并受到嚴(yán)格控制正常組成個別，而凋亡是一個形態(tài)學(xué)概念，指與細(xì)胞壞死不一樣受到基因控制細(xì)胞死亡形式；其次，PCD最終止果是細(xì)胞凋亡，但細(xì)胞凋亡并非都是程序化。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第27頁動物機體細(xì)胞數(shù)量控制路徑程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第28頁二、細(xì)胞凋亡形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)特征●細(xì)胞凋亡與壞死(necrosis)●細(xì)胞凋亡形態(tài)學(xué)特征●細(xì)胞凋亡生化特征●誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡因子●細(xì)胞凋亡檢測程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第29頁細(xì)胞凋亡與壞死(necrosis)●二者主要區(qū)分是，細(xì)胞凋亡過程中，細(xì)胞質(zhì)膜反折，包裹斷裂染色質(zhì)片段或細(xì)胞器，然后逐步分離，形成眾多凋亡小體（apoptoticbodies），凋亡小體則為鄰近細(xì)胞所吞噬。整個過程中，細(xì)胞質(zhì)膜整合性保持良好，死亡細(xì)胞內(nèi)容物不會逸散到胞外環(huán)境中去，因而不引發(fā)炎癥反應(yīng)。相反，在細(xì)胞壞死時，細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生滲漏，細(xì)胞內(nèi)容物，包含膨大和破碎細(xì)胞器以及染色質(zhì)片段，釋放到胞外，造成炎癥反應(yīng)。●細(xì)胞凋亡與壞死比較表程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第30頁細(xì)胞凋亡與壞死比較表壞死凋亡1.性質(zhì)病理性，非特異性生理性或病理性，特異性2.誘導(dǎo)原因強烈刺激，隨機發(fā)生較弱刺激，非隨機發(fā)生3.生化特點被動過程，無新蛋白合成，不耗能主動過程，有新蛋白合成，耗能4.形態(tài)改變細(xì)胞結(jié)構(gòu)全方面溶解、破壞、細(xì)胞腫脹胞膜及細(xì)胞器相對完整細(xì)胞皺縮，核固縮5.DNA電泳彌散性降解，電泳呈均一DNA片狀DNA片段化(180-200bp），電泳呈“梯”狀條帶6.炎癥反應(yīng)溶酶體破裂，局部炎癥反應(yīng)溶酶體相對完整，局部無炎癥反應(yīng)7.凋亡小體無有8.基因調(diào)控?zé)o有程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第31頁細(xì)胞凋亡形態(tài)學(xué)特征◆凋亡起始：細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)如微絨毛消失，細(xì)胞間接觸消失，但細(xì)胞膜依然完整；線粒體大致完整，但核糖體逐步從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫離，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹，并逐步與質(zhì)膜融合；染色質(zhì)固縮，形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)等形態(tài)，沿著核膜分布◆凋亡小體形成：核染色質(zhì)斷裂為大小不等片段，與某些細(xì)胞器如線粒體一起聚集，為反折細(xì)胞質(zhì)膜所包圍。細(xì)胞表面產(chǎn)生了許多泡狀或芽狀突起，逐步形成單個凋亡小體◆凋亡小體逐步為鄰近細(xì)胞吞噬并消化程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第32頁細(xì)胞凋亡生化特征◆細(xì)胞凋亡主要特征是形成大小為

180～200bp特征性DNAladders ◆凋亡細(xì)胞組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶tTG

（tissueTransglutaminase）積累并達 到較高水平程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第33頁誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡因子◆物理性因子，包含射線（紫外線，

射線等），較溫和溫度刺激（如熱激，冷激）等◆化學(xué)及生物因子：包含活性氧基團和分子，DNA

和蛋白質(zhì)合成抑制劑，激素，細(xì)胞生長因子，腫瘤壞死因子

（TNF

），抗Fas/Apo-1/CD95抗體等程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第34頁細(xì)胞凋亡檢測（P458）◆形態(tài)學(xué)觀察：染色法、透射和掃描電鏡觀察◆DNA電泳：DNA片段就展現(xiàn)出梯狀條帶◆TUNEL測定法，即DNA斷裂原位末端標(biāo)識法◆彗星電泳法（cometassay）◆流式細(xì)胞分析依據(jù)凋亡細(xì)胞DNA斷裂和丟失，采取碘化丙啶使DNA激發(fā)熒光，用流式細(xì)胞儀檢出凋亡亞二倍體細(xì)胞，同時又能觀察細(xì)胞周期狀態(tài)。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第35頁彗星電泳法（cometassay）彗星電泳法（cometassay）原理是將單個細(xì)胞懸浮于瓊脂糖凝膠中，經(jīng)裂解處理后，再在電場中進行短時間電泳，并用熒光染料染色，凋亡細(xì)胞中形成DNA降解片段，在電場中泳動速度較快，使細(xì)胞核展現(xiàn)出一個彗星式圖案，而正常無DNA斷裂核在泳動時保持圓球形，這是一個快速簡便凋亡檢測法。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第36頁三、細(xì)胞凋亡分子調(diào)控機理

●線蟲(C.elegans)凋亡研究發(fā)覺ced3,ced4基因促進細(xì)胞凋亡，ced9基因阻止ced3/ced4激活，抑制細(xì)胞凋亡。Ced3哺乳類同源物是ICE(Interleukin-1-convertingenzyme)，即Caspase1 ●Caspase家族與凋亡 ●Bcl-2家族、線粒體與細(xì)胞凋亡程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第37頁參加秀麗隱桿線蟲細(xì)胞程序性死亡基因分組及相關(guān)作用參加秀麗隱桿線蟲細(xì)胞程序性死亡15個基因，依據(jù)其作用不一樣大致可分為4組。第1組含同PCD相關(guān)決定死亡兩個基因，即ces-1(ces表示CE細(xì)胞存活調(diào)控基因)和ces-2基因，即該組基因在線蟲CEPCD調(diào)控含有主要意義.第2組含有執(zhí)行死亡四個基因：ced-3(celldeathabnormal)、ced-4、ced-9和egl-1基因。第3組含有7個與死亡細(xì)胞被吞噬細(xì)胞所吞噬基因，即ced-1、ced-2、ced-5、ced-6、ced-7、ced-10和ced-11。第四組是死亡細(xì)胞在吞噬體中被降解基因，如核酸酶基因1，即nuc-1基因，假如nuc-1發(fā)生突變，則DNA裂解受阻，但不能抑制細(xì)胞死亡，表明此核酸酶并非PCD所必需。由這四組基因共同作用造成線蟲細(xì)胞程序化死亡。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第38頁秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis

elegans，CE)在胚胎發(fā)育期間，秀麗隱桿線蟲有1090個體細(xì)胞，但在發(fā)育過程中有131個細(xì)胞死亡。所以，一個成熟秀麗隱桿線蟲有959個體細(xì)胞和約1000～個性細(xì)胞。線蟲成蟲分雌雄同體和雄性兩種性別，雌雄同體相當(dāng)于雌性（上圖）。蟲體透明，有6對染色體，約3000個基因。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第39頁Caspase家族與凋亡

◆Caspase家族·Caspase活性位點是半胱氨酸(Cysteine)，裂解靶蛋白位點是天冬氨酸殘基后肽鍵，所以稱為Cysteineasparticacicspecificprotease，即Caspase◆Caspase活化◆有兩類caspase，一類是起始者（initiators）,另一類是執(zhí)行者（executioners）◆胞外信號分子誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡路徑程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第40頁Caspase蛋白酶Caspase蛋白酶(cysteineasparticacidspecificprotease)是一類半胱氨基酸蛋白酶,它在動物細(xì)胞程序性死亡(PCD)中既是水解蛋白質(zhì)參加者,也是細(xì)胞程序性死亡開啟原因。它是動物PCD執(zhí)行階段關(guān)鍵酶,它活化直接造成凋亡細(xì)胞解體。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第41頁執(zhí)行者caspase在程序性細(xì)胞死亡中作用有兩類caspase，一類是起始者（initiators）,另一類是執(zhí)行者（executioners）。起始caspase在外來蛋白信號作用下被切割激活，激活起始caspase對執(zhí)行者caspase進行切割并使之激活，被激活執(zhí)行者caspase經(jīng)過對caspase靶蛋白水解，造成程序性細(xì)胞死亡程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第42頁Caspase活化Caspase本身以非活化Procaspase存在，其激活依賴于其它Caspase在它天冬氨酸位點裂解活化或本身活化程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第43頁胞外信號分子誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡路徑●凋亡信號通路當(dāng)細(xì)胞接收凋亡信號分子(Fas,TNF等)后，凋亡細(xì)胞表面信號分子受體相互聚集并與細(xì)胞內(nèi)銜接蛋白(Adaptorprotein)結(jié)合，這些銜接蛋白又募集Procaspases聚集在受體部位，Procaspase相互活化并產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，使細(xì)胞凋亡?！裣掠蜟aspases活化后，作用底物：

﹡

裂解核纖層蛋白，造成細(xì)胞核形成凋亡小體；

﹡裂解DNase結(jié)合蛋白，使DNase釋放，降解DNA形成DNALadder;

﹡裂解參加細(xì)胞連接或附著骨架和其它蛋白，使凋亡細(xì)胞皺縮、脫落，便于細(xì)胞吞噬；

﹡造成膜脂PS重排，便于吞噬細(xì)胞識別并吞噬。程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第44頁Bcl-2家族、線粒體與細(xì)胞凋亡◆Bcl-2是一個原癌基因，是ced-9在哺乳類中同源物，能抑制細(xì)胞凋亡；與線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相結(jié)