昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡的線(xiàn)粒體通路研究進(jìn)展

任小雙 張?zhí)m 張燕寧

摘要 介紹了哺乳動(dòng)物和一些代表昆蟲(chóng)的線(xiàn)粒體凋亡途徑研究進(jìn)展，特別是與線(xiàn)粒體途徑密切相關(guān)的凋亡調(diào)控因子，如細(xì)胞色素C，caspases家族，Bcl-2家族等的功能作用，闡述了線(xiàn)粒體在昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡中的作用，為進(jìn)一步研究昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡機(jī)制以及發(fā)展以昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡因子為靶標(biāo)的特異性殺蟲(chóng)劑提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 昆蟲(chóng)；細(xì)胞凋亡；線(xiàn)粒體；細(xì)胞色素C；胱天蛋白酶；Bcl-2家族

中圖分類(lèi)號(hào) Q962 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）03-0167-04

Abstract We introduced the research progress of mitochondria apoptosis pathways in some representative insects and mammals， especially apoptosis regulatory factors closely related to mitochondrial pathway， such as cytochrome C， caspases family， Bcl2 family. The role of mitochondria in insects cell apoptosis was elaborated， so as to provide theoretical basis for studing apoptosis mechanism in insect cells and developing the apoptosis factor as the specific target of pesticides.

Key words Insects；Cell apoptosis；Mitochondria；Cytochrome C；Caspases；Bcl2 family

細(xì)胞凋亡（apoptosis）是受一系列基因嚴(yán)格調(diào)控、按照特定規(guī)律和程序進(jìn)行的一種主動(dòng)死亡方式，也可稱(chēng)作細(xì)胞程序性死亡（programmed cell death，PCD），Kerr等[1]于1972年首次提出這一概念。凋亡與增殖、分化共同調(diào)控機(jī)體的穩(wěn)定，除了維持自身代謝需要、主動(dòng)去除多余的或不需要的細(xì)胞外，還在抑制和治療癌癥方面發(fā)揮著重要作用。細(xì)胞對(duì)外界刺激很敏感，如化學(xué)藥物、紫外線(xiàn)等都可誘導(dǎo)凋亡發(fā)生[2-3]，而凋亡途徑一旦紊亂，則會(huì)導(dǎo)致疾病發(fā)生，如癌癥等[4-5]。

細(xì)胞凋亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制十分復(fù)雜，研究主要集中在哺乳動(dòng)物、果蠅（Drosophila melanogaster）和線(xiàn)蟲(chóng)（Caenorhabditis elegans）等中。線(xiàn)蟲(chóng)細(xì)胞凋亡通路比較簡(jiǎn)單，而在哺乳動(dòng)物中至少存在3條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，即線(xiàn)粒體通路，也稱(chēng)為線(xiàn)粒體內(nèi)途徑（mitochondria mediated apoptosis pathway）、死亡受體通路（death receptor pathway，即外途徑）和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路（endoplasmic reticulum associated death）[6]。線(xiàn)粒體通路是細(xì)胞凋亡最經(jīng)典的通路。線(xiàn)粒體接收到凋亡信號(hào)后，跨膜電位下降，線(xiàn)粒體膜通透化，釋放膜間隙蛋白如線(xiàn)粒體促凋亡蛋白（second mitochondria-derived activator of caspases，Smac）、細(xì)胞色素C等到胞質(zhì)中，激活胱天蛋白酶（caspases），或獨(dú)立破壞染色質(zhì)，引發(fā)細(xì)胞凋亡[7]。該通路主要包括線(xiàn)粒體外膜通透性，線(xiàn)粒體膜電位的改變，B細(xì)胞淋巴瘤2家族蛋白（Bcell lymphoma 2 family proteins， Bcl2）的參與，ROS（reactive oxygen species）的產(chǎn)生，氧化磷酸化失偶聯(lián)，ATP合成減少等至關(guān)重要凋亡現(xiàn)象。

1 昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡概述

昆蟲(chóng)是生物界種類(lèi)最多、數(shù)量最大的類(lèi)群，但對(duì)其凋亡機(jī)理的研究還較少。近年來(lái)昆蟲(chóng)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外陸續(xù)出現(xiàn)了一些關(guān)于昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡通路的研究，研究結(jié)果表明昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡途徑有3條：①與哺乳動(dòng)物細(xì)胞凋亡途徑類(lèi)似，即依賴(lài)細(xì)胞色素C的釋放和caspases活化的凋亡途徑；②與線(xiàn)蟲(chóng)細(xì)胞的凋亡途徑類(lèi)似，即細(xì)胞凋亡不依賴(lài)于細(xì)胞色素C的釋放；③不依賴(lài)于caspases的凋亡途徑[8]。在昆蟲(chóng)中，關(guān)于雙翅目昆蟲(chóng)果蠅凋亡機(jī)制的研究較多，對(duì)于細(xì)胞色素C是否從線(xiàn)粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中這一過(guò)程和線(xiàn)粒體外膜通透化與否仍存在爭(zhēng)議[9]。其次，昆蟲(chóng)中研究較多的是鱗翅目昆蟲(chóng)，一些研究表明其細(xì)胞凋亡過(guò)程依賴(lài)于細(xì)胞色素C，凋亡中出現(xiàn)線(xiàn)粒體膜電位、線(xiàn)粒體結(jié)構(gòu)及線(xiàn)粒體膜通透性的改變，即鱗翅目昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡途徑更類(lèi)似于哺乳動(dòng)物細(xì)胞凋亡的線(xiàn)粒體通路[10]。

線(xiàn)粒體在昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡中扮演著至關(guān)重要的作用[11]。通過(guò)比較哺乳動(dòng)物和昆蟲(chóng)細(xì)胞在凋亡過(guò)程中的幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，并總結(jié)昆蟲(chóng)線(xiàn)粒體通路的一些研究進(jìn)展，有助于闡釋線(xiàn)粒體在昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡中的作用，以期為深入研究一些殺蟲(chóng)藥劑的殺蟲(chóng)機(jī)理和抗癌藥物的開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

2 線(xiàn)粒體與昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡

線(xiàn)粒體作為細(xì)胞的能量工廠(chǎng)，是真核細(xì)胞生存所必需的。在凋亡發(fā)生過(guò)程中，線(xiàn)粒體不僅是促凋亡蛋白和抑凋亡蛋白相互作用決定細(xì)胞命運(yùn)的位點(diǎn)，還是激活caspases的起源[12]。線(xiàn)粒體是一個(gè)由雙層膜組成的囊狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)外膜通透性不同，內(nèi)膜上存在一些載體蛋白或通道，可以選擇性地通過(guò)一些物質(zhì)。細(xì)胞接收到凋亡信號(hào)后刺激多種促凋亡蛋白轉(zhuǎn)移至線(xiàn)粒體，繼而破壞線(xiàn)粒體膜的通透性和完整性，Bcl-2家族蛋白調(diào)節(jié)此過(guò)程[13]。線(xiàn)粒體膜通透化導(dǎo)致多種凋亡誘導(dǎo)因子或蛋白從線(xiàn)粒體釋放到胞質(zhì)，如細(xì)胞色素C、內(nèi)切核酸酶（EndoG），繼而引起典型的凋亡變化[14]。同時(shí)，線(xiàn)粒體腫脹突起、線(xiàn)粒體脊消失等形態(tài)動(dòng)力學(xué)改變是細(xì)胞凋亡的重要特征。在哺乳動(dòng)物、果蠅及一些鱗翅目昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡的過(guò)程中都可以觀(guān)察到線(xiàn)粒體形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化[15，16] 。

2.1 細(xì)胞色素C

細(xì)胞色素C存在于線(xiàn)粒體內(nèi)膜上，作為呼吸鏈的重要一員，影響ATP的產(chǎn)生。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，細(xì)胞色素C從線(xiàn)粒體釋放到胞質(zhì)中是起始凋亡途徑的關(guān)鍵一步，被認(rèn)為是線(xiàn)粒體凋亡途徑的重要標(biāo)志[17]。細(xì)胞色素C從線(xiàn)粒體釋放到胞質(zhì)后可以與凋亡蛋白酶激活因子結(jié)合，形成凋亡小體，促進(jìn)caspases-9前體的自身活化，活化的caspases-9前體激活caspases-3效應(yīng)蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[8]。

早期的研究顯示果蠅細(xì)胞凋亡途徑缺乏線(xiàn)粒體因子的參與，在大多數(shù)果蠅細(xì)胞系如S2和BG2的凋亡過(guò)程中沒(méi)有檢測(cè)到細(xì)胞色素C的釋放[18]。但在果蠅視黃醛細(xì)胞和分化的精細(xì)胞凋亡過(guò)程中有細(xì)胞色素C的參與，在果蠅的SL-2細(xì)胞凋亡過(guò)程中也檢測(cè)到細(xì)胞色素C的釋放[18]。在果蠅中目前發(fā)現(xiàn)了2個(gè)高度同源的細(xì)胞色素C基因：Cyt c-p和Cyt c-d，二者均編碼產(chǎn)生15 ku左右的水溶性蛋白（DC-4和DC-3），正常狀態(tài)下位于線(xiàn)粒體內(nèi)膜上并參與電子傳遞[19]。因此，在果蠅中，細(xì)胞色素C并不參與所有細(xì)胞的凋亡過(guò)程，具有細(xì)胞類(lèi)型依賴(lài)性。一些學(xué)者認(rèn)為果蠅細(xì)胞凋亡中caspases 的活化在進(jìn)化上是一種更為原始的機(jī)制[9，20]。

在鱗翅目昆蟲(chóng)中，目前研究表明細(xì)胞色素C在線(xiàn)粒體途徑中的作用和功能與哺乳動(dòng)物相似。研究者鑒定了細(xì)胞色素C在鱗翅目草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）Sf9細(xì)胞凋亡中的重要作用并證實(shí)了細(xì)胞色素C釋放依賴(lài)于線(xiàn)粒體通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔（mitochondria permeability transition pore，MPTP）[21]。王文祥等[22]研究結(jié)果顯示喜樹(shù)堿（CPT）誘導(dǎo)Sf9細(xì)胞凋亡后，線(xiàn)粒體膜上的細(xì)胞色素C向細(xì)胞質(zhì)中釋放，同時(shí)胞內(nèi)Sf-caspase-1被激活。Pan等[23]證實(shí)線(xiàn)粒體參與羥基喜樹(shù)堿誘導(dǎo)的家蠶（Bombyx mori Linnaeus）BmN-SWU1細(xì)胞凋亡，線(xiàn)粒體通透性轉(zhuǎn)換孔被開(kāi)放，釋放細(xì)胞色素C，繼而激活caspase-9和caspase-3，具有時(shí)間和濃度依賴(lài)性。Zhang等[24]在研究喜樹(shù)堿的殺蟲(chóng)活性機(jī)制中發(fā)現(xiàn)其可以誘導(dǎo)甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hiibner）中腸脂肪體細(xì)胞凋亡，且凋亡過(guò)程中伴隨有細(xì)胞色素C的釋放和caspases的激活，證實(shí)了喜樹(shù)堿誘導(dǎo)的凋亡可能依賴(lài)于細(xì)胞色素C介導(dǎo)的線(xiàn)粒體內(nèi)途徑。

目前，對(duì)細(xì)胞色素C的釋放機(jī)制還不清楚。在哺乳動(dòng)物中，細(xì)胞色素C 被釋放的途徑可能有3 種：①借助線(xiàn)粒體膜通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔釋放到胞漿，并受Ca2+濃度的調(diào)節(jié)[25]；②線(xiàn)粒體外膜存在細(xì)胞色素C 的特定通道，待信號(hào)刺激時(shí)會(huì)開(kāi)放；③K+的堆積可能引起線(xiàn)粒體的腫脹甚至外膜破裂，最終導(dǎo)致細(xì)胞色素C的釋放[26]。家蠶細(xì)胞色素C依賴(lài)的凋亡途徑中，Bmp53的表達(dá)升高可能有助于細(xì)胞色素C的釋放，但家蠶細(xì)胞色素C是如何釋放的還不清楚[27]。

2.2 胱天蛋白酶（caspases）家族

胱天蛋白酶是細(xì)胞凋亡的中樞效應(yīng)器，在細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)及進(jìn)程中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。胱天蛋白酶家族成員通過(guò)對(duì)凋亡信號(hào)的募集、傳遞和執(zhí)行，完成胱天蛋白酶成員之間的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，推動(dòng)細(xì)胞凋亡進(jìn)程[28]。胱天蛋白酶酶原由1個(gè)大亞基（p20），小亞基（p10）和N端前域組成。通常，胱天蛋白酶以無(wú)活性的酶原形式存在，在凋亡過(guò)程中通過(guò)大、小亞基和N端前域的斷裂，形成具有2個(gè)大亞基和2個(gè)小亞基的四聚體——具有2個(gè)活性中心的成熟的胱天蛋白酶。 胱天蛋白酶活性中心由1個(gè)保守的組氨酸-半胱氨酸組件和1個(gè)大的能夠容納底物P4-P1殘基的具有延展性構(gòu)象的口袋組成。胱天蛋白酶酶原的激活是凋亡過(guò)程的關(guān)鍵步驟，無(wú)論何種凋亡途徑，最后都有caspases 的激活，但在沒(méi)有caspases的情況下凋亡仍可以發(fā)生[29]。

在哺乳動(dòng)物中，目前已鑒定出18種caspases 家族成員[30]，參與凋亡的有caspase-2、caspase-3、caspase-4、caspase-6、caspase-7、caspase-8、caspase-9和caspase-10。其中可以分為上游的啟動(dòng)caspases，包括caspase-8、9和10，以及下游的執(zhí)行caspases，包括caspase-3 和7，除此之外，caspase-6具有起始胱天蛋白酶的長(zhǎng)N端前域，而在序列和功能上更接近于執(zhí)行胱天蛋白酶[31]。caspases 家族作為線(xiàn)粒體內(nèi)途徑的核心組分，凋亡發(fā)生時(shí)，細(xì)胞色素C一旦釋放到胞質(zhì)，與Apaf-1結(jié)合形成復(fù)合體，隨后誘導(dǎo)構(gòu)象變化，促進(jìn)這個(gè)復(fù)合體與caspase-9 前體procaspases-9和dATP的結(jié)合，繼而導(dǎo)致一系列的胱天蛋白酶激活[32]，caspases 被激活以后可以降解細(xì)胞骨架蛋白actin等，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

目前在果蠅中已經(jīng)鑒定出7 種caspases成員[33]，包括含長(zhǎng)結(jié)構(gòu)域的Dronc，Dredd，strica和短結(jié)構(gòu)域的Decay，Damm，Drice 和Dcp-1。Drice，Dcp-1 和 Decay 與哺乳動(dòng)物的caspases-3有高度的同源性[34]。而Dronc是一個(gè)與線(xiàn)蟲(chóng)CED-3或人類(lèi)caspases-9類(lèi)似的caspases，Dronc結(jié)合 Apaf-1/CED-4類(lèi)似蛋白Dark，Dark被激活后反過(guò)來(lái)激活效應(yīng)caspases[27]。果蠅細(xì)胞凋亡過(guò)程中存在依賴(lài)胱天蛋白酶活化（內(nèi)途徑）或不依賴(lài)胱天蛋白酶活化（外途徑）2種凋亡形式。2006年研究人員發(fā)現(xiàn)Dronc和Drice是果蠅細(xì)胞凋亡所必需的胱天蛋白酶[35-36]。果蠅細(xì)胞接收到凋亡刺激信號(hào)后，起始胱天蛋白酶Dronc酶原可以自身活化，接著激活效應(yīng)胱天蛋白酶Drice，這個(gè)過(guò)程沒(méi)有細(xì)胞色素C的釋放?；罨腄ronc和Drice 形成類(lèi)似于凋亡小體的聚合物[19]。但在某些細(xì)胞類(lèi)型中，缺乏Dronc和Drice時(shí)，細(xì)胞凋亡也可發(fā)生，表明在昆蟲(chóng)細(xì)胞死亡系統(tǒng)中已建立多條凋亡通路[37]。

家蠶作為研究細(xì)胞凋亡機(jī)制的模式昆蟲(chóng)，與棉鈴蟲(chóng)（Helicoverpa armigera）、草地貪夜蛾等鱗翅目昆蟲(chóng)的caspases家族序列之間具有高度的保守性。2011年，研究人員克隆出家蠶的起始caspases（BmDronc）序列，它具有募集結(jié)構(gòu)域（CARD），其功能與哺乳動(dòng)物的caspases-9類(lèi)似，具有促凋亡作用[38]。家蠶的caspases家族成員BmlCE，BmlCE-2和BmlCE-5陸續(xù)被鑒定出來(lái)，但功能尚不清楚[39]。2014年，Yi 等[11]報(bào)道BmICE-2可能具有caspases-9的活性并可以促進(jìn)家蠶BmN-SWU1細(xì)胞凋亡。

2.3 Bcl-2家族

B細(xì)胞淋巴瘤2蛋白（B-cell lymphoma 2 family proteins，Bcl-2）家族是細(xì)胞凋亡過(guò)程中一類(lèi)關(guān)鍵的蛋白，調(diào)控線(xiàn)粒體膜通透性和細(xì)胞色素C釋放等。Bcl-2家族蛋白可以分為促凋亡蛋白和抑凋亡蛋白，大多數(shù)細(xì)胞同時(shí)表達(dá)多種Bcl-2家族蛋白[40]。促凋亡蛋白可分為效應(yīng)蛋白（effector protein）和BH3 蛋白-only（BH3-only protein）。效應(yīng)蛋白包括BAX 和BAK，一旦被激活，二者就在線(xiàn)粒體外膜（mitochondrial outer membrane，MOM）內(nèi)寡聚體化形成蛋白脂小孔，從而促進(jìn)線(xiàn)粒體外膜小孔（mitochondrial outer membrane pore，MOMP）的形成。BH3-only 蛋白（BID 和BIM）可促進(jìn)BAK 和BAX 寡聚體化及細(xì)胞色素C 的釋放[41]。抑凋亡BcL-2 蛋白含有4 個(gè)同源結(jié)構(gòu)域（BH1、BH2、BH3、BH4），主要成員包括A1、Bcl-2、Bcl-w、Bcl-xL、MCL-1，它們主要通過(guò)直接抑制促凋亡Bcl-2 蛋白（Bak和Bax）來(lái)保持線(xiàn)粒體外膜的完整性。

在哺乳動(dòng)物中，Bcl-2家族蛋白調(diào)控線(xiàn)粒體的動(dòng)態(tài)變化和凋亡的起始過(guò)程[42]。許多研究表明，細(xì)胞接收到凋亡信號(hào)后，Bcl-2蛋白家族的某些蛋白從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到線(xiàn)粒體外膜，進(jìn)而產(chǎn)生線(xiàn)粒體跨膜電位。Bcl-2 家族蛋白能與其他孔蛋白相互作用，在線(xiàn)粒體膜上形成一個(gè)高運(yùn)輸無(wú)選擇性的、跨線(xiàn)粒體外膜和內(nèi)膜的通道-線(xiàn)粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（permeability transition pore，PTP）[21]。PTP 形成以后，大量Ca2+涌入到胞質(zhì)中，胞質(zhì)和線(xiàn)粒體基質(zhì)間的化學(xué)平衡被打破，引發(fā)線(xiàn)粒體內(nèi)膜膨脹，反過(guò)來(lái)引起更多PTP 的開(kāi)放，最終導(dǎo)致線(xiàn)粒體內(nèi)膜的破裂，凋亡誘導(dǎo)因子（AIF）、細(xì)胞色素C和胱冬肽酶原等釋放到胞液中。

目前在果蠅體內(nèi)鑒定出2個(gè)Bcl-2 家族蛋白，分別是促凋亡蛋白Debcl和抑凋亡蛋白Buffy，其中Debcl與哺乳動(dòng)物促凋亡蛋白Bok/Mtd同源性最高。 Buffy和Debcl都包含BH1、BH2、BH3結(jié)構(gòu)域和Bcl-2家族蛋白的碳端跨膜結(jié)構(gòu)域，Debcl 定位于線(xiàn)粒體，而B(niǎo)uffy定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)[43]。在外部環(huán)境的刺激下，Debcl和Buffy的突變體都參與調(diào)控細(xì)胞凋亡，Debcl具有促凋亡作用，而B(niǎo)uffy是表現(xiàn)促凋亡還是抑凋亡活性視具體情況而定[15]。Richardson等[34]證實(shí)Buffy在體內(nèi)是1個(gè)抗凋亡Bcl-2家族成員，且與哺乳動(dòng)物Bcl-2在抑制細(xì)胞周期上高度保守。之后報(bào)道表明Buffy可以啟動(dòng)Grim依賴(lài)的細(xì)胞死亡，首次證實(shí)Buffy參與調(diào)控發(fā)育性PCD過(guò)程，且起促凋亡作用。因此Bcl-2家族中的促凋亡或抑凋亡成員是否具有雙重作用，還需要進(jìn)一步確定[44]。

在家蠶中，目前只有2個(gè)Bcl-2家族基因被克隆和鑒定，即Bm109和BmBuffy。 BmBuffy全長(zhǎng)1 632 bp，編碼292個(gè)氨基酸，含有BH1、BH2、BH3結(jié)構(gòu)域。系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析結(jié)果顯示，BmBuffy與昆蟲(chóng)中意蜂（Apis mellifera）和果蠅的Buffy親緣關(guān)系最近，與哺乳動(dòng)物Bok基因聚為一類(lèi)，并證實(shí)了Bmbuffy是Bcl-2家族蛋白Bak的同系物，且其可抑制羥基喜樹(shù)堿誘導(dǎo)的家蠶細(xì)胞凋亡[45]。BmBuffy的過(guò)表達(dá)抑制了細(xì)胞色素C的釋放和caspases-3的活化，從而抑制凋亡，沉默BmBuffy的RNA反而促進(jìn)凋亡[46]。

2.4 凋亡抑制因子（inhibitor of apoptosis proteins，IAPs）

凋亡抑制因子廣泛存在于線(xiàn)蟲(chóng)、昆蟲(chóng)及哺乳動(dòng)物中，在進(jìn)化上具有保守性。目前，在哺乳動(dòng)物中已發(fā)現(xiàn)8個(gè)IAPs家族成員，包括細(xì)胞凋亡抑制因子1和2（cellular IAP1 和cellular IAP2，cIAP1和cIAP2），神經(jīng)元凋亡抑制因子（neuronal apoptosis inhibitor protein，NAIP），Survivin，黑色素瘤凋亡抑制蛋白（melanoma-IAP，ML-IAP/Livin）、睪丸特異凋亡抑制蛋白（hILP）、X染色體連鎖凋亡抑制因子（X-linked IAP，XIAP）以及含泛素連接酶的桿狀病毒IAP重復(fù)序列（分別由BIRC1-8基因編碼），每個(gè)IAPs家族成員在結(jié)構(gòu)上至少含有1個(gè)桿狀病毒IAP重復(fù)（baculovirus IAP repeat，BIR）結(jié)構(gòu)域，一些家族成員含有多個(gè)BIR結(jié)構(gòu)域[47]。目前對(duì)細(xì)胞凋亡因子cIAP1、cIAP2以及X染色體連鎖凋亡抑制因子X(jué)IAP研究比較多，其在結(jié)構(gòu)上除了每個(gè)IAP都含有3個(gè)BIR結(jié)構(gòu)域外，還包括RING結(jié)構(gòu)域，具有E3泛素連接酶活性。XIAP是典型的IAP蛋白，通過(guò)直接與caspases結(jié)合從而抑制其活性，比如caspase-3，-7和-9，因此，IAP蛋白也被認(rèn)為是細(xì)胞凋亡的直接抑制劑。事實(shí)上，IAP蛋白主要通過(guò)阻止胱天蛋白酶活化或者與促凋亡信號(hào)中間產(chǎn)物相互作用而對(duì)凋亡過(guò)程進(jìn)行調(diào)控[48]。

在果蠅中，其凋亡抑制蛋白（drosophila apoptosis inhibiting Protein，DIAP1）包含2個(gè)BIR結(jié)構(gòu)域，用以結(jié)合caspase或促凋亡因子，結(jié)構(gòu)域RING能夠?qū)IAP1本身或者通過(guò)BIR結(jié)構(gòu)域結(jié)合的caspase或促凋亡因子進(jìn)行泛素化修飾[49]。如Steller[50]研究證實(shí)果蠅DIAP1對(duì)胱天蛋白酶Dronc進(jìn)行泛素化修飾，阻止Dronc激活下游的效應(yīng)胱天蛋白酶，阻止細(xì)胞凋亡的發(fā)生。

在其他昆蟲(chóng)中，Huang等[51]從家蠶BmN細(xì)胞中克隆了IAP的同源物BmIAP，其在結(jié)構(gòu)上包括2個(gè)BIR結(jié)構(gòu)域和1個(gè)RING結(jié)構(gòu)域，并證實(shí)草地貪夜蛾Sf-21細(xì)胞的凋亡同時(shí)需要BIR和RING結(jié)構(gòu)域，BmIAP能夠抑制Bax誘導(dǎo)的哺乳動(dòng)物HEK293細(xì)胞凋亡，但對(duì)Fas誘導(dǎo)的凋亡沒(méi)有作用。表1為不同物種線(xiàn)粒體凋亡途徑的一些重要調(diào)控因子的比較[50，52]。

3 展望

關(guān)于細(xì)胞凋亡機(jī)制的研究大多是以哺乳動(dòng)物為載體，而對(duì)昆蟲(chóng)凋亡的研究較少。通過(guò)對(duì)哺乳動(dòng)物、果蠅和家蠶等鱗翅目昆蟲(chóng)凋亡途徑的比較，可以發(fā)現(xiàn)凋亡機(jī)制在不同的生物種類(lèi)中具有一定的保守性。線(xiàn)粒體凋亡途徑存在于哺乳動(dòng)物和大部分昆蟲(chóng)中，在哺乳動(dòng)物和昆蟲(chóng)等細(xì)胞凋亡的過(guò)程中都發(fā)揮著重要作用。大量研究表明，線(xiàn)粒體途徑是細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的核心途徑。但其調(diào)控機(jī)制在昆蟲(chóng)與哺乳動(dòng)物之間，甚至在不同類(lèi)屬昆蟲(chóng)之間都存在差異。目前昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡的信號(hào)傳導(dǎo)通路研究還不是很深入，尤其是在分子水平層面的研究匱乏，為了更好地闡釋這一復(fù)雜的凋亡機(jī)制以及線(xiàn)粒體途徑對(duì)昆蟲(chóng)細(xì)胞的調(diào)控機(jī)理，還需要進(jìn)行更多生物化學(xué)和基因水平的研究分析，進(jìn)而明確線(xiàn)粒體在昆蟲(chóng)細(xì)胞凋亡中的作用，了解線(xiàn)粒體的昆蟲(chóng)毒理學(xué)意義，也為進(jìn)一步進(jìn)行殺蟲(chóng)劑誘導(dǎo)昆蟲(chóng)死亡的機(jī)理研究，開(kāi)發(fā)新的有活性的藥劑提供理論指導(dǎo)。

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