謝昆,李興權(quán)

紅河學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,云南蒙自661199

?

細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路

謝昆,李興權(quán)

紅河學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,云南蒙自661199

摘要:細(xì)胞凋亡是細(xì)胞程序性死亡的一種方式，與自噬和壞死有明顯的區(qū)別。細(xì)胞凋亡的信號(hào)途徑比較復(fù)雜，在凋亡誘導(dǎo)因子的刺激下經(jīng)歷不同的信號(hào)途徑。本文就細(xì)胞凋亡的三條信號(hào)通路——線粒體途徑、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑和死亡受體途徑做一綜述，以便為人們進(jìn)一步了解細(xì)胞凋亡發(fā)生的機(jī)制，從而對(duì)癌癥及其他一些相關(guān)疾病的治療奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:細(xì)胞凋亡;信號(hào)通路;線粒體途徑;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑;死亡受體途徑

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞程序性死亡（Program cell death，PCD）中特有的一種細(xì)胞死亡方式，是細(xì)胞在一系列內(nèi)源性基因調(diào)控下發(fā)生的自然或生理性死亡過(guò)程。Kerr等1972年最早提出了凋亡（apoptosis）和壞死（necrosis）的概念[1]，隨后Paweletz等對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的描述[2,3]。在形態(tài)學(xué)上，凋亡表現(xiàn)為核濃縮、細(xì)胞質(zhì)密度增高、染色質(zhì)凝聚、核膜破裂、核內(nèi)DNA斷裂、細(xì)胞集聚成團(tuán)、形成凋亡小體(Apoptosome)等特征，這些凋亡小體最終被巨噬細(xì)胞清除，但不會(huì)引起周?chē)?xì)胞的炎癥反應(yīng)，另外，凋亡發(fā)生在單個(gè)細(xì)胞之間[4,5]。壞死，通常是由相鄰的多個(gè)細(xì)胞之間發(fā)生細(xì)胞腫脹，細(xì)胞核溶解，細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞質(zhì)流入到細(xì)胞間質(zhì)中，并伴發(fā)一系列的炎癥反應(yīng)，從而與凋亡表現(xiàn)為本質(zhì)性區(qū)別[6,7]。

目前認(rèn)為，凋亡發(fā)生的途徑分為三種。第一種是線粒體途徑，也稱(chēng)為內(nèi)源性途徑，該途徑包括兩類(lèi)，第一類(lèi)需要通過(guò)激活Caspase通路促進(jìn)凋亡，在一序列凋亡誘導(dǎo)因素刺激下，線粒體中的Cyt C（細(xì)胞色素C）釋放至細(xì)胞質(zhì)中，從而與Apaf-1 (Apoptosis protease activating factor 1，凋亡蛋白酶活化因子1)結(jié)合形成多聚體，形成的多聚體再進(jìn)一步與凋亡起始分子Caspase-9結(jié)合形成凋亡小體，凋亡小體激活Caspase-9，從而激活下游的凋亡執(zhí)行分子Caspase-3，Caspase-6和Caspase-7等誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的級(jí)聯(lián)反應(yīng)；第二類(lèi)是不依賴于Caspase途徑的，通過(guò)線粒體釋放AIF（Apoptosis induce factor，凋亡誘導(dǎo)因子）直接誘導(dǎo)凋亡的發(fā)生。但是在細(xì)胞內(nèi)，直接檢測(cè)AIF比較困難，而且AIF的變化不一定能代表凋亡發(fā)生的程度，因?yàn)橐鸬蛲霭l(fā)生的途徑不一。第二種是死亡受體途徑（也稱(chēng)為外源性途徑），經(jīng)由死亡受體（如TNF，F(xiàn)as等）與FADD的結(jié)合而激活Caspase-8和caspase-10，進(jìn)一步激活凋亡執(zhí)行者caspase-3,6,7，從而促進(jìn)凋亡的發(fā)生；第三條途徑是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊或未折疊、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫）會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超載或鈣離子穩(wěn)態(tài)失衡一方面激活caspase-12，caspase-12進(jìn)一步激活caspase-9而促進(jìn)凋亡的發(fā)生，另一方面誘導(dǎo)Bcl-2(B細(xì)胞淋巴瘤蛋白)家族中促凋亡蛋白Bax和Bak的激活誘導(dǎo)凋亡[8]。

1　凋亡的線粒體途徑

在哺乳動(dòng)物中，由于凋亡的激活需要線粒體中細(xì)胞色素C（CytC）的釋放，因此CytC由線粒體膜間隙釋放到細(xì)胞質(zhì)中的多少可以作為判斷凋亡發(fā)生強(qiáng)弱的指標(biāo)之一。有研究認(rèn)為，CytC的釋放是通過(guò)Bcl-2家族調(diào)控線粒體膜透化（Mitochondrial outer membrane permeabilization，MOMP），科學(xué)家們提出了兩個(gè)主要的模型來(lái)揭示Bcl-2蛋白對(duì)MOMP的調(diào)控[9]，第一種模型認(rèn)為Bcl-2蛋白通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體膜上線粒體滲透性轉(zhuǎn)換孔（Permeability Transition Pore，PTP）的開(kāi)閉來(lái)調(diào)控MOMP，從而調(diào)節(jié)CytC由線粒體膜間隙到細(xì)胞質(zhì)的釋放；另外一種模型認(rèn)為在Bcl-2家族成員中，一些促凋亡蛋白如Bax、Bad等能促進(jìn)線粒體外膜通道的打開(kāi)，從而引起線粒體中CytC的釋放。最近科學(xué)家又提出了第三種模型，認(rèn)為在凋亡發(fā)生過(guò)程中，一些相關(guān)蛋白會(huì)引起線粒體形狀和活性發(fā)生改變，從而引起CytC的釋放。但是無(wú)論是哪一種模型，對(duì)Bcl-2家族成員中一些抗凋亡蛋白如Bcl-XL，Bcl-w如何抑制凋亡的發(fā)生還未研究清楚[10-12]。在細(xì)胞受到損傷或者脅迫情況下，將誘導(dǎo)線粒體介導(dǎo)的凋亡，線粒體在凋亡中的作用包括：釋放半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cysteinylasparate specific proteinase，Caspase)激活因子(如CytC)、Bcl-2家族成員中促凋亡蛋白的激活和抗凋亡蛋白的抑制、膜電位的改變等等[13-15]。MOMP除了可以釋放CytC之外，還可以誘導(dǎo)Smac（the second mitochondrial derived activator of caspase）的釋放，也稱(chēng)為低等電點(diǎn)（PI）的凋亡結(jié)合蛋白的直接抑制劑[16]，Smac/Diablo在細(xì)胞凋亡時(shí)隨CytC一起釋放到胞漿，通過(guò)與IAPs(inhibitor of apoptosis proteins)、XIAP（X連鎖凋亡抑制蛋白，X-linked inhibitor of apoptosis protein）等相互作用，直接抑制下游caspase并可多途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，從而成為線粒體途徑的一部分[17]。因此它本身并不能誘發(fā)凋亡，只是解除凋亡抑制的一種方式。研究發(fā)現(xiàn)Smac/Diablo比細(xì)胞色素C大，并且只有成熟的Smac/Diablo才具有生物活性,因此在其釋放前必須有個(gè)加工過(guò)程。

在線粒體途徑中，Bcl-2家族蛋白對(duì)凋亡的調(diào)控異常重要。在哺乳動(dòng)物中，Bcl-2家族包括促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白兩類(lèi)。促凋亡蛋白包括Bax、Bak、Bok、Bad、Bid、Bim、Bmf、Bik、Hrk、Noxa、Puma等，抗凋亡蛋白包括Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-w、Mcl-1、Bcl-B等，所有的Bcl-2蛋白都包括1~4個(gè)BH區(qū)（Bcl-2 homology，Bcl-2同源區(qū)），正常情況下抗凋亡蛋白發(fā)揮作用可抑制凋亡的發(fā)生，當(dāng)細(xì)胞受到損傷或脅迫時(shí)，抗凋亡蛋白功能受到抑制，而促凋亡蛋白發(fā)揮作用，從而引起細(xì)胞凋亡[18]。

2　死亡受體途徑

死亡受體途徑即為誘導(dǎo)凋亡的外源性途徑，死亡受體家族包括8種，分別是腫瘤壞死因子受體1 （Tumor necrosis factor receptor 1，TNFR1），CD95（也稱(chēng)為APO-1或Fas）、死亡受體3（Death receptor 3，DR3）、死亡受體4（Death receptor 4，DR4也叫TRAILR1）、死亡受體5（Death receptor 5，DR5，也叫TRAILR2）、死亡受體6（Death receptor 6，DR6）、外異蛋白A受體（Ectodysplasin A receptor，EDAR)和神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體（Nerve growth factor receptor，NGFR）[19,20]，它們共同的特征是都具有相似的、富含半胱氨酸的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域，并且都具備一個(gè)80 KDa大小的胞內(nèi)死亡區(qū)域（Death domain，DD)，DD一般使死亡受體與胞內(nèi)凋亡機(jī)制相連。我們以Fas為例介紹其信號(hào)傳導(dǎo)通路，F(xiàn)asL（凋亡相關(guān)因子配體）和Fas結(jié)合后三聚化，激活的受體與FADD（具有死亡功能區(qū)的Fas相關(guān)蛋白）結(jié)合，形成死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合體（Death inducing signalling complex，DISC），然后募集凋亡起始分子Caspase-8 或Caspase-10，從而級(jí)聯(lián)激活下游Caspase-3,6,7，進(jìn)而誘導(dǎo)凋亡的發(fā)生[21]。在此途徑中，F(xiàn)LIP(FLICE抑制蛋白)會(huì)抑制Caspase-8的激活[22]。另外，Caspase-8可催化Bid的切割（Bcl-2家族的促凋亡分子），正常情況下Bid存在于胞液中會(huì)誘導(dǎo)自噬，而在Fas或TNFR1誘導(dǎo)情況下，激活的Caspase-8和Caspase -10可切割Bid，使Bid抑制凋亡部位斷裂（N-端1-60位），暴露出來(lái)的C端Bid（tBid），tBid可激活其自身的凋亡活性定位至線粒體外膜，在相關(guān)的其他Bcl-2家族成員的參與下可誘導(dǎo)線粒體外膜透化(MOMP)，從而促進(jìn)CytC的釋放[8,22,23]。

3　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)重要的細(xì)胞器，參與蛋白質(zhì)翻譯后的修飾、折疊和寡聚化，還參與脂質(zhì)代謝、類(lèi)固醇激素的合成和鈣的儲(chǔ)存、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白的增多、胞內(nèi)鈣的失衡引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的應(yīng)激反應(yīng)，以及由過(guò)強(qiáng)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，這是與死亡受體和線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡不同的一條途徑[24]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞凋亡相聯(lián)系表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對(duì)Ca2+的調(diào)控，二是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上Caspase的激活。Ca2+是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子，對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、電子傳遞、信號(hào)傳遞起重要作用。正常情況下細(xì)胞內(nèi)保持穩(wěn)定的Ca2+濃度，當(dāng)?shù)蛲霭l(fā)生時(shí)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，一方面Ca2+激活一系列的鈣依賴性蛋白酶(如鈣蛋白酶Calpains)，鈣蛋白酶在細(xì)胞內(nèi)能切割一系列自噬相關(guān)蛋白（ATG）引發(fā)凋亡，如Atg5，Beclin-1等[25,26]；另一方面Ca2+可以作用于線粒體，使線粒體膜孔道PTP通透性發(fā)生改變，從而促進(jìn)凋亡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的Bcl-2家族蛋白能調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Ca2+濃度，使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞質(zhì)中的Ca2+濃度維持平衡，從而抑制凋亡的發(fā)生。

當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)受到脅迫（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Ca2+穩(wěn)態(tài)受破壞或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)積累）作用時(shí)，Bcl-2家族蛋白對(duì)凋亡的抑制減弱，可激活Caspase-12而參與由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑引起的凋亡，而在線粒體途徑或死亡受體途徑中起作用的刺激因子則不能夠引起Caspase-12的激活。隨后新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明Ca2+依賴性的鈣蛋白酶（Calpain）以及胞質(zhì)中的Caspase-7能夠激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的caspase-12前體，激活后的Caspase-12可以轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中與caspase-9介導(dǎo)的凋亡過(guò)程相結(jié)合，活化Caspase-3，完成凋亡反應(yīng)[24]。而Ca2+的釋放可參與線粒體途徑，是連接內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑和線粒體途徑在細(xì)胞凋亡中的橋梁，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過(guò)其表面的IP3R或RyP釋放的Ca2+的進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中高濃度的Ca2+促使線粒體膜上Bax激活[27]。Bax是一種促凋亡蛋白，屬于Bcl-2家族，常以二聚體或多聚體的形式存在，長(zhǎng)期以來(lái)人們都認(rèn)為Bax蛋白激活是導(dǎo)致凋亡的一個(gè)重要事件，但直到現(xiàn)在人們還不清楚這一激活過(guò)程發(fā)生的機(jī)制。線粒體內(nèi)蛋白通過(guò)PTP穿孔是凋亡的一個(gè)關(guān)鍵步驟。一旦發(fā)生這種情況，凋亡就會(huì)發(fā)生，細(xì)胞就會(huì)死亡，Bax是導(dǎo)致線粒體膜穿孔的原因，Czabotar等2013年最新發(fā)現(xiàn)了Bax在Ca2+刺激下從非活性形式向活性形式的轉(zhuǎn)變過(guò)程，他們利用加速器生成的強(qiáng)大X射線光束獲得了Bax的晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)Ca2+濃度升高時(shí)，利用與Bcl-2家族BH3區(qū)相同的BH3短肽與Bax結(jié)合，從而激活了Bax，就像鑰匙開(kāi)啟掛鎖一樣，這些短肽打開(kāi)了Bax分子，這種開(kāi)啟的Bax可以與其他的Bax分子結(jié)合，隨后形成較大的Bax復(fù)合物，破壞細(xì)胞中的線粒體膜，形成PTP孔，當(dāng)PTP孔打開(kāi)以后，線粒體中的CytC釋放至細(xì)胞質(zhì)中引起凋亡[28]。

4　昆蟲(chóng)細(xì)胞中凋亡信號(hào)通路的研究進(jìn)展

在昆蟲(chóng)中對(duì)凋亡的信號(hào)通路研究較少，大多以果蠅作為模式生物來(lái)進(jìn)行凋亡研究，而在鱗翅目昆蟲(chóng)中，人們對(duì)凋亡的研究?jī)H僅集中在凋亡家族成員如昆蟲(chóng)Caspase家族或者是一些凋亡抑制蛋白的研究當(dāng)中。Wei等證實(shí)，經(jīng)氨基酸饑餓處理的斜紋夜蛾Sl-HP細(xì)胞，經(jīng)桿狀病毒處理能誘導(dǎo)凋亡，他們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)上述處理細(xì)胞中Caspase-3活性升高，Cyt C由線粒體向細(xì)胞質(zhì)釋放[29]。Juliette等對(duì)鱗翅目昆蟲(chóng)的EST文庫(kù)進(jìn)行了分析，鑒定出了27個(gè)種類(lèi)中共66個(gè)編碼Caspase樣蛋白的序列，進(jìn)化樹(shù)分析顯示鱗翅目昆蟲(chóng)至少包括5種類(lèi)型的Caspase，根據(jù)與果蠅的同源性分析，他們推斷Lep-Caspase-5和Lep-Caspase-6是凋亡的起始分子，而Lep-Caspase-1, Lep-Caspase-2和Lep-Caspase-3為凋亡的執(zhí)行分子并且它們的序列之間具有部分重疊，Lep-Caspase-4的功能未知。在家蠶（Bombyx mori.）中缺少Lep-Caspase-2蛋白，故Lep-Caspase-2可能是夜蛾科（Noctuidae）特有蛋白[30]，它們與哺乳動(dòng)物Caspase-3功能一致，都具有切割含DEVD序列底物的功能。在昆蟲(chóng)細(xì)胞的凋亡途徑中，影響凋亡發(fā)生的蛋白主要包括兩類(lèi)：天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶Caspase類(lèi)和與哺乳動(dòng)物相似的Bcl-2家族類(lèi)蛋白（圖1）。在哺乳動(dòng)物中，凋亡的起始分子是Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9、Caspase-10，果蠅中與之對(duì)應(yīng)的是Dredd、Dronc和Strica三種蛋白分子，在其它昆蟲(chóng)如家蠶、埃及伊蚊（Aedes egypti）中也有這些蛋白，他們同哺乳動(dòng)物一樣能激活下游的Caspase凋亡執(zhí)行分子，在果蠅中Caspase凋亡執(zhí)行分子是Drice、Dcp-1、Decay和Damm，他們與哺乳動(dòng)物中Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7同源，目前認(rèn)為果蠅的Drice與哺乳動(dòng)物中caspase-3同源性較高，Drice能被Dronc激活引發(fā)細(xì)胞凋亡[31]。在鱗翅目昆蟲(chóng)中，如草地夜蛾中Sf-Caspase-1和斜紋夜蛾中Sl-Caspase-1與哺乳動(dòng)物Caspase-3和果蠅Drice同源，它們?cè)贜端都包括一段很短的prodomain，能切割含DEVD序列的底物，它們的活性能被P35（泛胱天肽酶抑制蛋白）和IAP（凋亡抑制劑）抑制，在家蠶中同樣存在Bm-Caspase-1分子，但目前還沒(méi)有關(guān)于其生物信息學(xué)方面的分析[30]。

在果蠅中Buffy和Debcl蛋白與哺乳動(dòng)物Bcl-2家族成員中Bok蛋白高度同源，研究證實(shí)Debcl具有促凋亡功能，而B(niǎo)uffy既有促凋亡也有抗凋亡功能。正常情況下Buffy抑制Debcl蛋白的活性，從而抑制凋亡，但當(dāng)細(xì)胞受到損傷或者脅迫時(shí)，Buffy解除對(duì)Debcl的抑制，啟動(dòng)Dronc的活性。Dronc與哺乳動(dòng)物Caspase-9同源，在果蠅中Dronc作為啟動(dòng)凋亡的初級(jí)應(yīng)答原件與凋亡蛋白酶活化因子1(Apoptosis protease activating factor 1，Apaf-1)結(jié)合后進(jìn)一步激活下游的Caspase凋亡執(zhí)行分子（Effector caspases），從而誘導(dǎo)凋亡[32-34]。在果蠅中還有一類(lèi)叫RHG蛋白的分子，包括Reaper、Hid 和Grim三種，研究證明在缺失了這三種蛋白的果蠅突變體在胚胎發(fā)育期就會(huì)出現(xiàn)死亡[35]。在正常細(xì)胞中，RHG抑制凋亡抑制蛋白（Caspase inhibitor proteins，DIAP1）活性，在凋亡因子刺激情況下，RHG通過(guò)泛素化途徑降解DIAP1，解除其對(duì)凋亡的抑制作用，從而觸發(fā)凋亡的發(fā)生[36-40]（圖2）。

圖1　哺乳動(dòng)物，果蠅，鱗翅目昆蟲(chóng)中凋亡的途徑[30]Fig.1ApoptoticpathwayinMammals,DrosophilaandLepidoptera[30]

圖2　線蟲(chóng)，果蠅和哺乳動(dòng)物中調(diào)控凋亡的線粒體途徑[32]Fig.2Mainregulatorsofthemitochondrialapoptoticpathwayin C.elegans,DrosophilaandMammals[32]

5　結(jié)語(yǔ)

細(xì)胞信號(hào)通路是一個(gè)異常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，目前認(rèn)為凋亡通路主要有死亡受體途徑、線粒體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑三條，三條途徑中除了線粒體途徑中的AIF途徑，其它途徑都可經(jīng)過(guò)Caspase的激活實(shí)現(xiàn)凋亡。另外，根據(jù)激活路徑不同，凋亡途徑又可分為外源性途徑和內(nèi)源性途徑，外源性途徑即死亡受體途徑，內(nèi)源性途徑包括線粒體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑。在外源性途徑中，當(dāng)死亡受體和配體結(jié)合后可以通過(guò)Caspase-8的活化進(jìn)一步激活下游的Caspase-3或其他的Caspase來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，也可以通過(guò)活化的Caspase-8激活Bcl-2家族中的Bid進(jìn)而通過(guò)線粒體途徑誘導(dǎo)凋亡。而在內(nèi)源性途徑中，Caspase-8的下游包含了Bcl-2家族的調(diào)節(jié)分子，如果抑制凋亡的分子作用增強(qiáng)，即使存在Caspase-8的活化，也不能繼續(xù)激活下游的分子，Caspase-3當(dāng)然不會(huì)有變化。在凋亡的三條通路中，細(xì)胞可能走其中一條通路，也可能兩條，甚至三條，而這些通路的啟動(dòng)時(shí)間各不相同，各個(gè)通路間相互交叉又相互聯(lián)系，例如在線粒體信號(hào)途徑和死亡受體信號(hào)途徑中，死亡受體途徑中的Caspase-8可以作用于Bid，切割Bid后產(chǎn)生15KDa的C末端片段tBid，tBid可以從胞質(zhì)中轉(zhuǎn)移到線粒體上，促進(jìn)細(xì)胞色素C的釋放[41]。

在昆蟲(chóng)凋亡通路的研究中，很少有證據(jù)表明昆蟲(chóng)也具有這三條通路，而且對(duì)這些凋亡通路中參與的蛋白也研究甚少，是否具有像哺乳動(dòng)物一樣的Caspase家族和Bcl-2家族蛋白還值得進(jìn)一步研究和證實(shí)。人們以果蠅為模式生物研究了在凋亡通路中起重要作用的一些蛋白如Dronc、Drice、Dark、Buffy、Debcl、DIPA等[5]。這些蛋白與哺乳動(dòng)物中Caspase家族和Bcl-2家族蛋白的功能相似，但是許多調(diào)控昆蟲(chóng)凋亡途徑的蛋白還有待于我們進(jìn)一步去證實(shí)。

總之，三個(gè)途徑中有許多蛋白是控制凋亡發(fā)生的關(guān)鍵蛋白，這些關(guān)鍵蛋白又由許多相關(guān)蛋白調(diào)控，還有參與其中的許多蛋白或者是信號(hào)傳導(dǎo)通路還未研究清楚，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑中Caspase-12是如何被激活的？Ca2+信號(hào)是如何調(diào)節(jié)Bax和Bak活性的？是否還有其它蛋白參與到Ca2+信號(hào)調(diào)控中等等一些問(wèn)題需要去研究。因此，研究清楚這些復(fù)雜的凋亡調(diào)控蛋白和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對(duì)細(xì)胞的生死調(diào)控具有重要意義。如果能發(fā)現(xiàn)所有的調(diào)控凋亡的分子在疾病中的作用，分析其功能，并研究出能發(fā)揮或抑制這些分子功能的藥物，那么就可加速癌細(xì)胞自殺，從而提高免疫細(xì)胞的生命力，進(jìn)而對(duì)癌癥及其他一些相關(guān)疾病的治療起到非常重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] Kroemer G, Galluzzi L, Brenner C. Mitochondrial membrane permeabilization in cell death[J]. Physiological reviews, 1972,87(1):99-163

[2] Kerr JF. History of the events leading to the formulation of the apoptosis concept[J]. Toxicology, 2002,181:471-474

[3] Paweletz N. Walther Flemming: Pioneer of mitosis research[J]. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2001,2(1):72-76

[4] Elmore S. Apoptosis: a review of programmed cell death[J]. Toxicol Pathol, 2007,35(4):495-516

[5] Min F, Dong WX. The mitochondrial pathways of apoptosis[J]. Journal of Beijing Medical University, 2002,1:157-183

[6] Hirsch T, Marchetti P, Susin SA, et al. The apoptosis-necrosis paradox. Apoptogenic proteases activated after mitochondrial permeability transition determine the mode of cell death[J]. Oncogene , 1997,15(13):1573

[7] Zeiss C. The apoptosis-necrosis continuum: insights from genetically altered mice[J]. Veterinary Pathology Online, 2003, 40(5):481-495

[8] Ghavami S, Hashemi M, Ande SR, et al. Apoptosis and cancer: mutations within caspase genes[J]. J Med Genet, 2009,46(8):497-510

[9] Desagher S, Martinou J-C. Mitochondria as the central control point of apoptosis[J]. Trends Cell Biol, 2000,10(9):369

[10] Autret A, Martin SJ. Emerging role for members of the Bcl-2 family in mitochondrial morphogenesis[J].Mol Cell,2009, 36(3):355-363

[11] Jourdain A, Martinou JC. Mitochondrial outer-membrane permeabilization and remodelling in apoptosis[J]. Int J Biochem Cell Biol, 2009,41(10):1884-1889

[12] Wasilewski M, Scorrano L. The changing shape of mitochondrial apoptosis. Trends in Endocrinology & Metab olism, 2009,20(6):287-294

[13] Autret A, Martin SJ. Bcl-2 family proteins and mitochondrial fission/fusion dynamics[J]. Cellular and molecular life sciences, 2010,67(10):1599-1606

[14] Tanner EA, Blute TA, Brachmann CB, et al. Bcl-2 proteins and autophagy regulate mitochondrial dynamics during programmed cell death in the Drosophila ovary[J]. Development, 2011,138(2):327-338

[15] Wang C, Youle RJ. The role of mitochondria in apoptosis[J]. Annu Rev Genet, 2009,43:95-118

[16] Waterhouse NJ, Ricci JE, Green DR. And all of a sudden it's over: mitochondrial outer-membrane permeabilization in apoptosis[J]. Biochimie, 2002,84(2):113-121

[17] Shi Y. Caspase activation, inhibition, and reactivation: a mechanistic view[J]. Protein science, 2004,13(8):1979-1987

[18] Zhou F, Yang Y, Xing D. Bcl‐2 and Bcl‐xL play important roles in the crosstalk between autophagy and apoptosis[J]. FEBS Journal, 2011,278(3):403-413

[19] Ashkenazi A, Dixit VM. Death receptors: signaling and modulation[J]. Science, 1998,281(5381):1305-1308

[20] French LE, Tschopp J. Protein-based therapeutic approaches targeting death receptors[J]. Cell Death & Differentiation, 2003,10(1):117-123

[21] Lavrik I, Golks A, Krammer PH. Death receptor signaling[J]. J Cell Sci, 2005,118(2):265-267

[22] Irmler M, Thome M, Hahne M, et al. Mattmann C. Inhibition of death receptor signals by cellular FLIP[J]. Nature, 1997,388(6638):190-194

[23] Kantari C, Walczak H. Dual philosophy in death receptor signalling[J]. Open Cell Signal J, 2011,3:27-34

[24] Breckenridge DG, Germain M, Mathai JP, et al. Regulation of apoptosis by endoplasmic reticulum pathways[J]. Oncogene,2003, 22 (53):8608-8618

[25] Wirawan E, Lippens S, Berghe TV, et al. Beclin1: a role in membrane dynamics and beyond[J]. Autophagy, 2012,8(1):6-17

[26] Yousefi S, Perozzo R, Schmid I, et al. Calpain-mediated cleavage of Atg5 switches autophagy to apoptosis[J]. Nat Cell Biol, 2006,8(10):1124-1132

[27]王虎,蔡定芳.Ca2+與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑的細(xì)胞凋亡[J].國(guó)際病理科學(xué)與臨床雜志,2006,26(4):2-285

[28] Czabotar PE, Westphal D, Dewson G, et al. Bax Crystal Structures Reveal How BH3 Domains Activate Bax and Nucleate Its Oligomerization to Induce Apoptosis[J]. Cell, 2013,152(3):519-531

[29] Wei W, Gai Z, Ai H, et al. Baculovirus infection triggers a shift from amino acid starvation-induced autophagy to apoptosis[J]. PLoS One, 2012,7(5):e37457

[30] Juliette C, Yannick P, Heiko V, et al. A comprehensive characterization of the caspase gene family in insects from the order Lepidoptera[J]. BMC Genomics,2011:12

[31] Cooper DM, Granville DJ, Lowenberger C. The insect caspases[J]. Apoptosis, 2009,14(3):247-256

[32] Brachmann CB, Jassim OW, Wachsmuth BD, et al. The Drosophila Bcl-2 family member dBorg-1 functions in the apoptotic response to UV-irradiation[J]. Current biology, 2000,10(9):547-550

[33] Galindo KA, Lu WJ, Park JH, et al. The Bax/Bak ortholog in Drosophila, Debcl, exerts limited control over programmed cell death[J]. Development, 2009,136(2):275-283

[34] Sevrioukov EA, Burr J, Huang EW, et al. Drosophila Bcl‐2 proteins participate in stress‐induced apoptosis, but are not required for normal development[J]. Genesis,2007,45(4):184-193

[35] White K, Grether ME, Abrams JM, et al. Genetic control of programmed cell death in Drosophila[J]. Science,1994, 264(5159):677

[36] Bergmann A. The role of ubiquitylation for the control of cell death in Drosophila[J]. Cell Death & Differentiation, 2009,17(1):61-67

[37] Chai J, Yan N, Huh JR, et al. Molecular mechanism of Reaper-Grim-Hid-mediated suppression of DIAP1-dependent Dronc ubiquitination[J]. Nature structural biology, 2003,10(11):892-898

[38] Goyal L, McCall K, Agapite J, et al. Induction of apoptosis by Drosophila reaper, hid and grim through inhibition of IAP function[J]. EMBO J,2000,19(4):589-597

[39] Wilson R, Goyal L, Ditzel M, et al. The DIAP1 RING finger mediates ubiquitination of Dronc and is indispensable for regulating apoptosis[J]. Nat Cell Biol, 2002,4(6):445-450

[40] Yoo SJ, Huh JR, Muro I, et al. Hid, Rpr and Grim negatively regulate DIAP1 levels through distinct mechanisms[J]. Nat Cell Biol, 2002,4(6):416-424

[41] Li H, Zhu H, Xu C, et al. Cleavage of BID by caspase 8 mediates the mitochondrial damage in the Fas pathway of apoptosis[J]. Cell, 1998,94(4):491-502

The Signal Pathway of Apoptosis

XIE Kun, LI Xing-quan

Department of Life Science and Technology/Honghe University, Mengzi 661199, China

Abstract:Apoptosis is a process of programmed cell death which distinguishes from autophagy and necrosis. The signal pathways of apoptosis are complex and different under apoptosis induced factor stimulating. Three kinds of signal pathways of apoptosis including Mitochondrial pathway, Endoplasmic Reticulum pathway and Death Receptor pathway were summarized in this review in order to make people further comprehend the mechanism of apoptosis，so that it should make a basis for us all to treat cancer and other related diseases.

Keywords:Apoptosis; signal pathway; Mitochondrial pathway; Endoplasmic Reticulum pathway; Death Receptor pathway

作者簡(jiǎn)介:謝昆(1975-),男,云南富民人,博士研究生,研究方向?yàn)閯?dòng)物生物化學(xué)與分子生物學(xué). E-mail:xk_biology2@126.com

基金項(xiàng)目:云南省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)研究面上項(xiàng)目(2010ZC151)

收稿日期:2013-03-07修回日期: 2014-09-11

中圖法分類(lèi)號(hào):R329.2+8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1000-2324(2015)04-0514-05