Caspase家族與細(xì)胞凋亡的研究進(jìn)展

楊濤 費(fèi)振海 鐘興明

細(xì)胞凋亡又稱為程序性細(xì)胞死亡，是細(xì)胞維持生命活動(dòng)的重要過(guò)程。細(xì)胞凋亡對(duì)器官組織的生長(zhǎng)發(fā)育、免疫、新陳代謝以及非正常細(xì)胞的清除具有重要意義。而細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)與執(zhí)行需要一系列蛋白分子信號(hào)共同作用，如信號(hào)分子、受體、蛋白酶、基因等。Caspase是一種促使細(xì)胞凋亡的蛋白酶[1-2]，在細(xì)胞凋亡機(jī)制網(wǎng)絡(luò)中處于核心地位[3]。Caspase的活化和Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)能被多種凋亡抑制信號(hào)調(diào)控，如Bcl-2蛋白家族、鈣蛋白酶、Ca2+等。筆者就 Caspase家族、Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)系統(tǒng)及Caspase蛋白分子調(diào)節(jié)作一綜述。

1 Caspase的分子結(jié)構(gòu)及性征

Caspase是一種半胱氨酸蛋白酶[4-5]，也是一種IL-1β轉(zhuǎn)化蛋白酶，與秀麗隱桿線蟲的細(xì)胞死亡基因CED-3具有高度同源性。目前已被發(fā)現(xiàn)的Caspase有14種[6]，按發(fā)現(xiàn)順序依次命名為Caspase-1～Caspase-14，并且它們具有部分相同的分子結(jié)構(gòu)與性征：（1）都是半胱氨酸天冬氨酸酶；（2）都有一個(gè)保守的五肽反應(yīng)位點(diǎn)′QACXG′；（3）前體蛋白都是酶原。

Caspase的N末端原結(jié)構(gòu)域（Prodomain）包含著一個(gè)高度多樣化的結(jié)構(gòu)。一般蛋白酶的活化通過(guò)切割Prodomain即可，但Caspase的活化不僅需要把N末端Prodomain切除，還需要在兩個(gè)亞基連接處對(duì)相對(duì)應(yīng)的天冬氨酸序列位點(diǎn)進(jìn)行切割，完全切除后的Caspase才有蛋白酶活性。兩個(gè)亞基連接處的天冬氨酸序列位點(diǎn)被切割后，Caspase會(huì)產(chǎn)生包含一個(gè)大亞基和一個(gè)小亞基的一個(gè)異二聚體，而兩個(gè)異二聚體可組成一個(gè)有酶活性的異四聚體。根據(jù)Caspase氨基酸序列的同源性及其作用性質(zhì)，可將Caspase分為3個(gè)亞型，見表1。

表1 Caspase家族的亞型分類

在眾多的細(xì)胞凋亡活化者和炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)者中，都具有一段較長(zhǎng)且重要的Prodomain[7]，其中Procaspase-8、Procaspase-10包含死亡效應(yīng)域（DED），而 Procaspase-2、Procaspase-9包含著募集結(jié)構(gòu)域（CARD）。DED與CARD都是死亡結(jié)構(gòu)域家族成員，它們能經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)的相互結(jié)合反應(yīng)、自我活化或活化其他對(duì)應(yīng)的Procaspase，進(jìn)而調(diào)控下游的Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)。在斑馬魚Procaspase的Prodomain中，發(fā)現(xiàn)了與上述兩種結(jié)構(gòu)域相似的熱蛋白結(jié)構(gòu)域（PYD）[8]。這3種結(jié)構(gòu)域都有一個(gè)共同的3D折疊結(jié)構(gòu)，由6個(gè)反平行α螺旋組成。此外，有研究發(fā)現(xiàn)部分凋亡執(zhí)行者Procaspase中的Prodomain并不參與蛋白質(zhì)相互之間的結(jié)合反應(yīng)[8]。

2 Procaspase的活化

Procaspase的活化路徑主要有兩種：（1）死亡信號(hào)誘導(dǎo)，死亡受體依賴性路徑；（2）細(xì)胞色素C誘導(dǎo)，線粒體調(diào)節(jié)路徑（Caspase-9依賴性路徑）。

2.1 死亡受體依賴性Procaspase活化路徑

2.1.1 Procaspase-8、Procaspase-10的死亡受體依賴性活化路徑 細(xì)胞死亡信號(hào)（如Fas配體、TNF-2）能被其位于細(xì)胞膜的特異性死亡受體（如Fas、TNFR）所識(shí)別。兩者之間的相互結(jié)合可以活化相關(guān)死亡受體，如Fas、TNFR均能與其相關(guān)性死亡結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而導(dǎo)致這些相關(guān)性死亡結(jié)構(gòu)域相聚合并產(chǎn)生大量DED。而DED又能與Procaspase-8的Prodomain中DED相互作用，誘導(dǎo)位于細(xì)胞質(zhì)中的Procaspase-8蛋白質(zhì)進(jìn)行寡聚反應(yīng)，最終產(chǎn)生大量的死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合體（DISC）。在DISC中，兩個(gè)線性結(jié)構(gòu)的Procaspase-8緊密結(jié)合，同時(shí)進(jìn)行Procaspase-8蛋白質(zhì)的自我活化。Caspase-8活化后的下游路徑具有不同的細(xì)胞類型，如在一些淋巴樣細(xì)胞系中，Caspase-8被大量活化并能直接活化下游的Procaspase；在其他細(xì)胞類型中（不同于淋巴樣細(xì)胞系），Caspase-8只被少量活化，且不能直接活化Caspase-3。然而，Caspase-8除活化Caspase-3外，還能通過(guò)切割細(xì)胞基質(zhì)中的Bcl-2蛋白家族成員Bid前體來(lái)形成截?cái)嗟腂id（tBid），tBid能進(jìn)入線粒體中，致使Bax等相關(guān)蛋白進(jìn)行寡聚反應(yīng)，誘導(dǎo)細(xì)胞色素C，同時(shí)凋亡誘導(dǎo)因子AIF及其他相關(guān)凋亡信號(hào)分子從線粒體中釋放，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

Caspase-10主要誘導(dǎo)淋巴樣細(xì)胞凋亡，其誘導(dǎo)的凋亡路徑與Caspase-8相似[9]。Caspase-10在Fas與TNF相關(guān)性誘導(dǎo)凋亡（如Fas相關(guān)介導(dǎo)的人T細(xì)胞凋亡）的過(guò)程中，能引起Procaspase-10的募集與活化，與Caspase-8同時(shí)活化并作用于下游底物。雖然Caspase-8和Caspase-10都能接受死亡受體產(chǎn)生的凋亡誘導(dǎo)信號(hào)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；但它們擁有不同的凋亡作用底物，同時(shí)面對(duì)死亡信號(hào)及其他類細(xì)胞凋亡過(guò)程中所呈現(xiàn)的功能也不相同。

2.1.2 Procaspase-2的死亡受體依賴性活化路徑 一旦死亡信號(hào)與其受體相結(jié)合，死亡信號(hào)受體即被活化。這些活化的死亡信號(hào)受體可通過(guò)受體相關(guān)作用性蛋白等方式募集Procaspase-2，而募集后的Procaspase-2可被活化。

2.2 細(xì)胞色素C誘導(dǎo)、線粒體介導(dǎo)性Procaspase活化路徑

2.2.1 細(xì)胞色素C誘導(dǎo)、線粒體介導(dǎo)性Procaspase-8活化路徑 除了與死亡復(fù)合體結(jié)合并自我活化外，Procaspase-8也能被其他方式活化，如細(xì)胞色素C誘導(dǎo)、線粒體介導(dǎo)途徑。當(dāng)細(xì)胞色素C從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中，可以通過(guò)活化Procaspase-6的Prodomain而活化Caspase-6，活化后的Caspase-6又能進(jìn)一步活化Caspase-8?？梢?，Caspase-8的活化既能通過(guò)與死亡復(fù)合體結(jié)合實(shí)現(xiàn)自我活化，也能通過(guò)細(xì)胞色素C誘導(dǎo)、線粒體介導(dǎo)途徑活化。

2.2.2 細(xì)胞色素C誘導(dǎo)、線粒體介導(dǎo)性Procaspase-9活化路徑 當(dāng)發(fā)生細(xì)胞應(yīng)激性反應(yīng)（如DNA損傷、感染）時(shí)，線粒體膜會(huì)出現(xiàn)腫脹、通透性增高，線粒體的通透性轉(zhuǎn)換膜開放，致使位于線粒體內(nèi)的細(xì)胞色素C、AIF、Bitl等物質(zhì)釋放至細(xì)胞質(zhì)中[10-11]。位于細(xì)胞質(zhì)中的細(xì)胞色素C、dATP、Apaf-1可與 Procaspase-9組成一種大分子混合物凋亡體。Apaf-1的N段與Procaspase-9的Prodomain均有CARD，它們按1∶1的比例進(jìn)行相互作用，并組成大分子混合物。活化后的Caspase-9能活化下游的Procaspase-3、Procaspase-7，而活化后的Caspase-3又能進(jìn)一步活化Procaspase-9，從而形成一種正反饋調(diào)節(jié)。

在線粒體調(diào)控活化路徑中，Apaf-1是凋亡小體最主要的組成部分。Apaf-1有3個(gè)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)域，即N段募集結(jié)構(gòu)域、一個(gè)核苷酸結(jié)合域、一個(gè)WD-40功能位點(diǎn)片段。目前已發(fā)現(xiàn)4種不同的Apaf-1亞型，且它們均有上述3種特殊結(jié)構(gòu)。N段募集結(jié)構(gòu)域需與Procaspase-9的Prodomain相結(jié)合，從而導(dǎo)致Procaspase-9的募集與活化。核苷酸結(jié)合域的順序與秀麗隱線蟲的CED4相似，因此該區(qū)域又稱為CED4同源性區(qū)域，該區(qū)域存在細(xì)胞色素C與dATP的條件下，能使Apaf-1進(jìn)行寡聚反應(yīng)。Apaf-1單獨(dú)與dATP相結(jié)合的能力較差，但有細(xì)胞色素C的條件下，其結(jié)合能力大大增強(qiáng)，同時(shí)Procaspase-9對(duì)它們的結(jié)合起著推動(dòng)作用[12]。WD-40功能位點(diǎn)片段主要涉及Apaf-1與細(xì)胞色素C的相互作用[13]。目前已有研究涉及Caspase-9的活化。在正常生理情況下，不活躍的Caspase-9主要以單體形式存在，但當(dāng)Caspase-9人為形成或被Apaf-1募集，則Caspase-9二聚體的形態(tài)將導(dǎo)致Caspase-9的活化[14]。

3 級(jí)聯(lián)反應(yīng)下游中的Caspase

上游凋亡始動(dòng)者的活化能進(jìn)一步活化下游的凋亡執(zhí)行者。此外，活化的Caspase-8能通過(guò)切割Bid前體而形成tBid，誘導(dǎo)細(xì)胞色素C、AIF及其他相關(guān)凋亡信號(hào)分子從線粒體中釋放，最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。而活化的凋亡執(zhí)行者可剪切對(duì)應(yīng)相關(guān)的細(xì)胞蛋白，如聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）、核纖層蛋白（Lamin）、胞襯蛋白（Fodrin）、Bcl-2，從而促使細(xì)胞發(fā)生形態(tài)學(xué)變化。下游中參與炎癥反應(yīng)的 Caspase（如 Caspase-1、Caspase-4、Caspase-5）可誘導(dǎo)相關(guān)炎癥介質(zhì)因子IL-1β轉(zhuǎn)換酶原的活化[15]。

3.1 Caspase-3、Caspase-6 和 Caspase-7 Caspase-3是最為關(guān)鍵的細(xì)胞凋亡執(zhí)行者，它在細(xì)胞凋亡的過(guò)程中具有關(guān)鍵作用[16-18]。Caspase-3由Procaspase-3活化而來(lái)，而 Procaspase-3 可被 Caspase-3、Caspase-8、Caspase-9、Caspase-10等活化。Caspase-3的作用底物包括Procaspase-3、Procaspase-6、Procaspase-9、依賴于脫氧核糖核酸的蛋白激酶（DNA-PK）、蛋白激酶 C（PKC）、PARP等。大部分Caspase-3的作用底物均可被Caspase-3水解分離，可見Caspase-3在細(xì)胞凋亡過(guò)程中有著重要作用。

Caspase-6、Caspase-7與Caspase3具有高度同源性。Procaspase-6能被Caspase-3活化但不能被顆粒酶B活化。Caspase-6也能通過(guò)正反饋調(diào)節(jié)進(jìn)一步活化Procaspase-3。Caspase-6 的作用底物包括 PARP、Lamin、Procaspase-3。Procaspase-7可被顆粒酶B活化，其作用底物包括PARP、Procaspase-6等。

3.2 下游Caspase的作用底物 下游Caspase的作用底物包括PARP、DNA-PK、U1-70kD等，它們對(duì)細(xì)胞DNA的錯(cuò)配修復(fù)有著重要作用。當(dāng)這些底物被Caspase分解滅活后，DNA降解將不可避免。被Caspase活化后的脫氧核糖核酸酶（CAD）是一種基本的、鎂離子依賴性的核酸內(nèi)切酶。在哺乳動(dòng)物DNA降解過(guò)程中，CAD起著促進(jìn)作用。在正常細(xì)胞中，CAD主要位于細(xì)胞核內(nèi)，并與相關(guān)特異性抑制劑結(jié)合成一種復(fù)雜的CAD抑制物（ICAD）。當(dāng)發(fā)生凋亡時(shí)，Caspase-9通過(guò)某些方式損傷細(xì)胞核核孔，幫助Caspase-3進(jìn)入細(xì)胞核并水解ICAD。被Caspase-3水解分離后的ICAD可釋放出CAD，從而導(dǎo)致DNA降解。Lamin A、Fodrin分別是細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)骨架的基本組成部分，它們一旦被Caspase水解分離，就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞核的濃縮、細(xì)胞核核膜的分解及凋亡小體的產(chǎn)生。當(dāng)所有Caspase底物被分解或滅活后，細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生一系列形態(tài)學(xué)改變，包括相關(guān)凋亡基因的活化、DNA錯(cuò)配修復(fù)的減少、相關(guān)凋亡酶原的活化、抑制凋亡酶原的失活、細(xì)胞骨架分離、細(xì)胞核破碎等，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

4 Caspase-2的功能

Caspase-2是哺乳動(dòng)物中早期發(fā)現(xiàn)的Caspase蛋白水解酶。Caspase-2具有特殊的結(jié)構(gòu)形態(tài)，它既是Caspase啟動(dòng)子又是效應(yīng)子。Caspase-2在細(xì)胞凋亡的早期即可出現(xiàn)，如DNA損傷、TNF出現(xiàn)及其他相關(guān)病原體或病毒感染時(shí)。Caspase-2、Caspase-9與秀麗隱線蟲的CED-3相似，都有一個(gè)高度同源性的Caspase募集結(jié)構(gòu)域。Caspase-2分布在多種組織和細(xì)胞中，細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)內(nèi)均有存在，甚至還是高爾基復(fù)合體的重要組成部分。研究發(fā)現(xiàn)Caspase-2在一些細(xì)胞中可充當(dāng)?shù)蛲稣T導(dǎo)者。Read等[19]報(bào)道在一些細(xì)胞中并無(wú)細(xì)胞色素C或Apaf-1的存在，但存在著Procaspase-2自發(fā)性募集并形成蛋白質(zhì)復(fù)合體，這些蛋白質(zhì)復(fù)合體又能活化Procaspase-2。Procaspase-2經(jīng)自我活化后，活化的Caspase-2又能進(jìn)一步活化Caspase-9，從而導(dǎo)致線粒體內(nèi)的細(xì)胞色素C及其他相關(guān)誘導(dǎo)凋亡因子的釋放。Gabriela等[20]研究發(fā)現(xiàn)在凋亡早期，位于細(xì)胞核內(nèi)的Caspase-2可不離開細(xì)胞核即致使細(xì)胞線粒體功能障礙，誘導(dǎo)釋放細(xì)胞色素C，從而促進(jìn)凋亡；只有在凋亡晚期，Caspase-2才從細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移至胞內(nèi)。Guo等[21]發(fā)現(xiàn)一定生理量的Caspase-2也能產(chǎn)生tBid，從而誘導(dǎo)凋亡。Bcl-2可以抑制Procapsae-2的活性，Bcl-2可以抑制線粒體內(nèi)誘導(dǎo)因子的釋放并維持正常線粒體外膜的通透性，活化的Paspase-2可以截?cái)郆cl-2家族蛋白，形成tBid，進(jìn)一步促進(jìn)線粒體內(nèi)誘導(dǎo)因子釋放的同時(shí)也促進(jìn)了自身活化，形成一個(gè)正性反饋?？梢姡瑢?duì)于Bcl-2限制線粒體外膜通透性的功能來(lái)說(shuō)，其抑制Procaspase-2活性的功能更為關(guān)鍵。此外，研究發(fā)現(xiàn)Caspase-2不僅與Caspase-9的活化有關(guān)，它在Fas調(diào)控凋亡過(guò)程中也能促使死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合體的產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)Procaspase-8的活化[22]。

5 Caspase-12及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性誘導(dǎo)凋亡

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與維持細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度、合成細(xì)胞膜上蛋白等多種功能。此外，它對(duì)細(xì)胞凋亡信號(hào)的處理也有著重要作用。

Caspase-12主要集中在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，并受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性反應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)凋亡發(fā)生，它對(duì)許多神經(jīng)系統(tǒng)性疾病的發(fā)生有著重要影響。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的應(yīng)激性反應(yīng)受多種因素的影響，如多種未折疊蛋白質(zhì)累積在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的內(nèi)腔中會(huì)擾亂Ca2+平衡，而其他藥物（如毒胡蘿卜素、順鉑類）等也可引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的應(yīng)激性反應(yīng)。

目前發(fā)現(xiàn)在多種細(xì)胞類型中出現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性凋亡并促使Caspase-12的活化。在衣霉素導(dǎo)致的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性凋亡過(guò)程中，Procaspase-12活化，使得Caspase-12轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)，而Caspase-12可以進(jìn)一步活化Caspase-3，最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性反應(yīng)的作用下，Caspase-7可從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面，通過(guò)與Procaspase-12相互作用而活化Caspase-12，在此過(guò)程中主要由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)失常，不受線粒體或其他部位凋亡信號(hào)的影響[23]。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性凋亡過(guò)程中，線粒體的功能也隨之改變。Nobuhiro等[24]報(bào)道在鼠科動(dòng)物細(xì)胞C2C12中，Caspase-12經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性凋亡被活化后，進(jìn)而活化Caspase-9，活化后的Caspase-9再活化Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7。在這些Caspase相互活化的過(guò)程中，并未發(fā)現(xiàn)細(xì)胞色素C從線粒體中釋放，提示細(xì)胞色素C與Caspase-9的活化無(wú)關(guān)。

6 Caspase系統(tǒng)的調(diào)節(jié)因子

Caspase的活化與滅活均可被一些蛋白質(zhì)、離子及其他相關(guān)類因子[如凋亡抑制因子（IAP）、Bcl-2蛋白家族、鈣蛋白酶及Ca2+、顆粒酶B、細(xì)胞因子效應(yīng)調(diào)節(jié)劑A、桿狀病毒p35]所調(diào)控。

6.1 IAP IAP是哺乳動(dòng)物的一種內(nèi)源性Casapse抑制劑，可特異性抑制Casapse-9、Casapse-7、Casapse-3的活性，從Casapse的始動(dòng)階段即開始抑制，最終達(dá)到抗凋亡的作用。目前，人體中被發(fā)現(xiàn)的IAP成員包括cIAP1、cIAP2、XIAP（X與哺乳動(dòng)物中被抑制的凋亡蛋白質(zhì)種類有關(guān)）、NIAP、Survivin和Livin。IAP家族結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是N端含有1或3個(gè)包含70個(gè)氨基酸的桿狀病毒IAP重復(fù)序列（BIR），C端包含或不包含1個(gè)指環(huán)結(jié)構(gòu)。BIR中具有鋅指結(jié)構(gòu)，可與鋅離子螯合，并能與Caspase特有的氨基酸序列或連接部位的表面相結(jié)合，以達(dá)到下調(diào)與阻斷Caspase活性的作用。同時(shí)，并不是所有BIR結(jié)構(gòu)蛋白都有抑制凋亡的作用，如Survivin也有一個(gè)BIR結(jié)構(gòu)，但它主要起調(diào)節(jié)細(xì)胞的有絲分裂而非抑制凋亡的作用。

哺乳類動(dòng)物的IAP活性也可被線粒體釋放的半胱氨酸蛋白酶活化劑（Smac/DIABLO）所抑制。Smac/DIABLO的N段存在著一段4個(gè)殘基序列（Ala1-Val2-Pro3-Ile4），能使其識(shí)別并與已結(jié)合XIAP的Caspase-9相結(jié)合，促使XIAP失活，從而逆轉(zhuǎn)XIAP對(duì)Caspase-9的抑制作用。此外，Uren等[25]報(bào)道位于酵母菌中的IAP既沒有與Casapse結(jié)合的功能，也沒有促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用。

6.2 Bcl-2蛋白家族 Bcl-2蛋白家族是一類凋亡調(diào)控蛋白質(zhì)[26-27]。根據(jù)Bcl-2蛋白家族功能及結(jié)構(gòu)的不同，可分為兩大類：（1）第一類Bcl-2蛋白為抑制凋亡的蛋白質(zhì)，包括哺乳動(dòng)物中的 A1/Bfl1、Bcl-2、Bcl-w、Bcl-xL、Boo/Diva、Mcl-1、NR-13、Nrf3，細(xì)菌中的 BHRF-1、E1B19K、Ks-Bcl-2、LMW5-HL、ORF16，秀麗隱線蟲中的CED-9；（2）第二類Bcl-2蛋白為促進(jìn)凋亡的蛋白質(zhì)，包括哺乳動(dòng)物中的 Bad、Bak、Bax、Bcl-rambo、Bcl-xS、Bid、Bik、Bim、Blk、BNIP3、Bok/Mtd、Hrk、Nip3，秀麗隱線蟲中的Egl-1。第一類Bcl-2蛋白都有4個(gè)短小的Bcl-2 同源結(jié)構(gòu)域，即 BH1、BH2、BH3、BH4；此外，它們抑制凋亡作用的主要機(jī)制是抑制Bcl-2蛋白家族中促凋亡蛋白的功能。第二類Bcl-2蛋白中的Bax、Bak，主要位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，在凋亡程序開始時(shí)可轉(zhuǎn)移至線粒體外膜上，并在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中發(fā)生一些形態(tài)變化、寡聚反應(yīng)并嵌入線粒體外膜中，從而提升線粒體通透性轉(zhuǎn)移膜的滲透性。第一類Bcl-2蛋白能通過(guò)抑制Bax蛋白活性來(lái)阻止其嵌入到線粒體外膜上，維持線粒體通透性轉(zhuǎn)移膜的正常滲透性，進(jìn)而阻止相關(guān)線粒體促凋亡因子如細(xì)胞色素C、AIF、Smac/DIABLO的釋放。通過(guò)抑制上述促凋亡因子的釋放，Bcl-2蛋白家族可抑制Caspase蛋白的活性，進(jìn)而起到抗凋亡的作用。

6.3 鈣蛋白酶及Ca2+鈣蛋白酶是一種Ca2+依賴性半胱氨酸蛋白酶，屬木瓜蛋白酶類。目前普遍認(rèn)為在細(xì)胞壞死與細(xì)胞凋亡過(guò)程中存在鈣蛋白酶的活化。鈣蛋白酶和Casapse-3具有部分共同的作用底物，如Fodrin、Ca2+依賴性蛋白激酶、ADP-核糖轉(zhuǎn)移酶/PARP。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性凋亡過(guò)程中，鈣蛋白酶的作用尤為明顯。當(dāng)老鼠大腦單側(cè)存在局部缺氧時(shí)，鈣蛋白酶首先將Procaspase-3分解成有活性的29kDA片段，然后進(jìn)一步活化Caspase-3[28]。順鉑類藥物是一種腫瘤化療藥，它能導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性凋亡的產(chǎn)生，在此凋亡過(guò)程中，Procaspase-12的活化依賴于Ca2+濃度及鈣蛋白酶的活性。此外，鈣蛋白酶也能分解Bcl-xL，使其從抑制凋亡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇俚蛲鰻顟B(tài)[29]。

6.4 顆粒酶B、細(xì)胞因子效應(yīng)調(diào)節(jié)劑A及桿狀病毒p35 顆粒酶B是一種絲氨酸蛋白酶，它在細(xì)胞毒性T細(xì)胞的凋亡過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。顆粒酶B可活化各種 Procaspase（如 Procaspase-3、Procaspase-7、Procaspase-8、Procaspase-9、Procaspase-10），從而促進(jìn)凋亡的發(fā)生。Barry等[30]發(fā)現(xiàn)顆粒酶B可以分解相關(guān)Bcl-2家族蛋白，開啟線粒體介導(dǎo)凋亡途徑。

細(xì)胞因子效應(yīng)調(diào)節(jié)劑A是一種從牛痘病毒分離出的絲氨酸蛋白酶抑制劑，可以抑制顆粒酶B的活性。細(xì)胞因子效應(yīng)調(diào)節(jié)劑A對(duì)Caspase-1、Caspase-8的抑制作用較強(qiáng)，對(duì)Caspae-3、Caspase-6的抑制作用較弱，同時(shí)它可以阻止Fas與配體交聯(lián)并滅活顆粒酶B。

桿狀病毒p53可與Caspase-1～Caspase-8相結(jié)合，并滅活這些蛋白活性，作用范圍較廣。但目前尚未明確p53與這些Caspase蛋白相結(jié)合的機(jī)制，以及它們與相關(guān)促進(jìn)或抑制凋亡因子的關(guān)系。

7 小結(jié)

細(xì)胞凋亡對(duì)生理性胚胎發(fā)育、免疫細(xì)胞分化、自身免疫系統(tǒng)維持、腫瘤發(fā)生及神經(jīng)系統(tǒng)損傷等具有重要意義。而Caspase家族在細(xì)胞凋亡過(guò)程中居于重要地位。筆者就近年來(lái)Caspase相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述，以進(jìn)一步提高對(duì)Caspase分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)Caspase參與細(xì)胞凋亡過(guò)程的理解，為未來(lái)治療腫瘤、自身免疫性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等提供突破口。