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凋亡的生化改變DNA的片段化及內源性核酸內切酶激活及其作用

瀏覽次數:1050 發布日期:2023-7-25  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
一、DNA 的片段化
典型的細胞凋亡以細胞核固縮、染色質DNA的特征性片段化為主要特征。細胞凋亡發生時,內源性核酸內切酶被激活DNA雙鏈被切成特征性的片段。
 

凋亡的生化改變


二、內源性核酸內切酶激活及其作用
早在20世紀70年代就已經發現在正常細胞中存在對Ca2+和 Mg2+依賴的內源性核酸內切酶,這種Ca2+、Mg2+依賴性核酸內切酶是一種雙鏈 DNA內切酶,這是一類與凋亡有關的核酸內切酶(deoxyribonuclease,DNase),統稱為凋亡性核酸內切酶(apoptotic endonuclease)。在細胞凋亡過程中,染色質DNA切割的任務由內源性核酸內切酶來完成。正常條件下,該酶可能以無活性的形式存在細胞核內,Ca2+、Mg2+可以增強其活性,Zn2+能抑制其活性。


常見的有核酸內切酶Ⅰ(DNaseⅠ)、核酸內切酶Ⅰ(DNase Ⅱ)、Nuc-18等。經過這類酶切割后所產生的DNA最小單位為185bp,其余DNA片段為185bp的倍數(即185bp的寡聚體)。細胞內的 DNA經過此酶的消化,可以產生類似凋亡細胞的DNA降解現象。對DNA 的切割動力學分析表明,這種DNA降解片段可以在1~~2h內檢測到。DNA降解過程從細胞死亡前5h開始,到第24h,絕大多數凋亡細胞降解達到高峰。

1、DNaseⅠ
DNaseⅠ的相對分子質量為32000~37000,對Ca2+和 Mg2+具有依賴性,并且可能需要其他輔助因子的參與,因為純化的DNase Ⅰ不能產生DNA梯形條帶,但和核基質或血清孵育后,可以恢復其能促使DNA發生斷裂的生物學活性。DNaseⅠ的最適pH值為7.5(5.5~9.0)。其抑制劑有Zn2+、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)、二乙基焦磷酸鹽(diethylpyrocarbonate,DEPC)及肌動蛋白。DNase Ⅰ分布在細胞的內質網和核周的高爾基體內,對其如何進入細胞核內發揮作用目前未完全闡明。

2、DNaseⅡ
DNaseⅡ的相對分子質量為29000,在細胞的溶酶體和細胞核內均發現有DNaseⅡ。DNaseⅡ為對Ca2+和Mg2+非依賴性的,純化的DNaseⅡ能夠使CHO細胞核出現 DNA梯形條帶。DNaseⅡ的最適pH值為5.5(3.0~7.0),需要在低pH值條件下激活。胞質酸化足以激活DNaseⅡ。DNaseⅡ的抑制劑有N-溴琥珀酰胺(N-bromosuccinamide,NBC)和金精三羧酸(aurintricarboxylic acid,ATA)。Zn2+不能夠抑制其活性,但Zn2+可以抑制胞質酸化,從而影響DNaseⅡ裂解DNA。

3、NUC18
NUC18是在地塞米松誘導的大鼠凋亡胸腺細胞核中發現的,對Ca2+和Mg2+具有依賴性,是相對分子質量為18000的中性核酸內切酶,為環孢素A受體(cyclophilin)相關蛋白,此外,Ribeiro報道了一種取自脾臟細胞核,相對分子質量為27000的核酸酶,其最適pH值為8.0,對Ca2+和 Mg2+具有依賴性,可以被Zn2+和ATA所抑制。NUC18對糖皮質激素受體具有依賴性,其活性可被糖皮質激素受體拮抗劑RU486所抑制;其蛋白質的序列與環孢素A受體相關蛋白具有顯著類似性;在凋亡細胞中其酶解DNA時所產生的片段大于180bp,其在細胞凋亡中的作用有待進一步研究。

研究還發現,內源性核酸內切酶的活性可能與拓撲異構酶有關。目前已知細胞內有兩類拓撲異構酶,即TopoⅠ和TopoⅡ,其功能是在DNA上產生單鏈和雙鏈缺口,消除染色體 DNA 的阻力,但均不具有內切酶的活性。目前對TopoⅡ更加重視,因為有人提出它可能起著使染色體解旋的作用,這樣內切酶可以更加容易接近切割點。

發布者:科德角國際生物醫學科技(北京)有限公司
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