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細(xì)胞凋亡，屬于細(xì)胞程序性死亡（PCD），其實(shí)是一種優(yōu)雅而體面的死亡方式。優(yōu)雅，細(xì)胞內(nèi)各種凋亡分子齊聚，上演奔向死亡的交響樂(lè)。體面，細(xì)胞從出生到老死的過(guò)程中除了不停地創(chuàng)造著屬于它的價(jià)值之外，在奔向死亡的路上有著不同的道路以及引路者也就是明星凋亡分子。本文通過(guò)盤點(diǎn)凋亡通路、明星分子、檢測(cè)方法，帶你進(jìn)一步了解細(xì)胞凋亡的研究思路。
二、凋亡通路
方式 | 原理 |
線粒體通路 | Bax 家族與Bcl-2 家族聯(lián)手，改變線粒體膜的通透性，使得跨膜電位丟失并釋放細(xì)胞色素 C（Cyt C）和其他蛋白，誘導(dǎo) Caspase 通路級(jí)聯(lián)反應(yīng)。 |
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路 | 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)失常引起，不是細(xì)胞膜或線粒體觸發(fā)的凋亡信號(hào)。 |
死亡受體通路 | 外界因素作為細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)劑，通過(guò)不同信號(hào)傳遞系統(tǒng)傳遞凋亡信號(hào)。 |
然而細(xì)胞并不全是平平安安度過(guò)它的一生，內(nèi)源性刺激（細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境的改變、生長(zhǎng)因子或激素剝奪等）以及外源性刺激（Ca2+超載、氧化應(yīng)激過(guò)度、pH 過(guò)高、線粒體膜電位下降、能量衰竭、藥物誘導(dǎo)等）都可能會(huì)啟動(dòng)細(xì)胞凋亡程序和細(xì)胞壞死。
圖1.細(xì)胞凋亡和壞死相關(guān)分子機(jī)制
三、細(xì)胞凋亡明星分子
關(guān)于細(xì)胞凋亡的研究普遍是從以下幾個(gè)方面入手：與細(xì)胞凋亡相關(guān)的基因，分子，及其調(diào)控機(jī)制；細(xì)胞凋亡相關(guān)信號(hào)通路以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程；細(xì)胞凋亡相關(guān)分子之間的相互作用；細(xì)胞凋亡相關(guān)研究的臨床應(yīng)用。
由此可見，掌握凋亡相關(guān)基因 —— 凋亡中的「大明星」分子，對(duì)進(jìn)一步研究凋亡的具體機(jī)制來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。
01
Blc-2 家族
Bcl-2 家族成員包括促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白，它們的比率決定了細(xì)胞對(duì)各種死亡信號(hào)的敏感性。Bcl-2 家族控制著線粒體外膜和內(nèi)膜的通透性，因此是線粒體凋亡途徑的主要調(diào)控者，它們通過(guò)激活一系列下游基因發(fā)揮調(diào)節(jié)凋亡作用。
抗凋亡成員包括 Bcl-2、C-xl、bCL-W、mL-1 和 B-1/A1，這些蛋白定位在線粒體或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。這些抗凋亡蛋白通過(guò)結(jié)合或分解促凋亡蛋白而阻止細(xì)胞死亡。
促凋亡成員根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)不同分為兩個(gè)亞類：一種為多結(jié)構(gòu)蛋白，如 Bax 和 Bak，但缺少 N 端 BH4 結(jié)構(gòu)域；另一種是單 BH3 結(jié)構(gòu)的 Bcl-2 家族成員，包括 Bik，Bim，Bid，Puma/BBC3 和 Noxa/APR，而每個(gè)成員都介導(dǎo)特定的細(xì)胞死亡信號(hào) 。
02
死亡受體家族
死亡受體是一組細(xì)胞表面標(biāo)記，屬于腫瘤壞死因子受體超家族。死亡受體家族的胞內(nèi)部分都含約 80 個(gè)氨基酸殘基，共同組成介導(dǎo)凋亡的區(qū)域，稱為死亡結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域很重要，可將胞外信號(hào)傳遞到胞內(nèi)，進(jìn)而引發(fā)凋亡。
配體與死亡受體相結(jié)合類型主要有 FASL/FASR、TNF-α/THFR1、APO3L/DR3、APO2L/DR4、APO2L/DR4/DR5、TRAIL/DR5、DQM3/DR6 等。
03
Caspase 家族
Caspase 活化具有兩種機(jī)制，即同源活化和異源活化，一般后者是前者的結(jié)果。
通常 caspase-8，-10，-2 介導(dǎo)死亡受體通路的細(xì)胞凋亡，分別被募集到 Fas 和 TNFR1 復(fù)合物；而 caspase-9 則參與線粒體通路的細(xì)胞凋亡，被募集到 Cytc/d ATP/Apaf-1 組成的凋亡體 。
Caspase-10 活化后可裂解并激活 caspase-3 和-7，而其本身則由 caspase-8 加工，該基因突變與 IIA 型自身免疫淋巴增生性綜合征、非霍奇金淋巴瘤和胃癌有關(guān)。
圖 2. 典型的線粒體介導(dǎo)和 caspase 依賴途徑
四、細(xì)胞凋亡的檢測(cè)指標(biāo)
那么該如何來(lái)檢測(cè)細(xì)胞凋亡的相關(guān)指標(biāo)呢？根據(jù)側(cè)重點(diǎn)不同，可以選擇相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)觀察細(xì)胞凋亡情況。
觀察角度 | 實(shí)驗(yàn)方法 |
基于細(xì)胞功能 | 細(xì)胞膜表面磷酯酰絲氨酸檢測(cè) |
線粒體膜電位檢測(cè) | |
基于生化標(biāo)記 | DNA損傷檢測(cè) |
凋亡分子標(biāo)記檢測(cè) | |
基于形態(tài)學(xué)方法 | 電子顯微鏡 |
細(xì)胞核形態(tài)染色 |
五、四正柏助力細(xì)胞凋亡檢測(cè)
關(guān)于細(xì)胞凋亡的研究，我們精選了高效、靈敏、齊全的研究工具：
四正柏凋亡檢測(cè)試劑盒產(chǎn)品推薦表：
產(chǎn)品名稱 | 貨號(hào) | 規(guī)格 |
Annexin V-FITC/PI Kit/凋亡檢測(cè)試劑盒 | FXP018Pro-100 | 100 Tests |
Annexin V-Alexa Fluor 488/PI Kit/凋亡檢測(cè)試劑盒 | FXP022Pro-100 | 100 Tests |
Annexin V-Alexa Fluor 647/PI Kit/凋亡檢測(cè)試劑盒 | FXP023Pro-100 | 100 Tests |
Annexin VPE/7-AAD/凋亡檢測(cè)試劑盒 | FXP027Pro-020 | 20Tests |
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