釋義
原義
diāo wánɡ
凋亡
謂大量減少。《陳書·世祖紀》:“自喪亂以來,十有餘載,編戶凋亡,萬不遺一,中原氓庶,蓋雲無幾。”
細胞凋亡Apoptosis,意指花瓣樹葉的脫落凋零。
強調是自然的生理學過程。
現義
也稱為“固縮壞死”、“
程式性細胞死亡”或“細胞自殺”,是由
基因介導的一系列變化,細胞依靠它來主動地引起它自身的破壞。正常起消除老化細胞或未參與免疫反應的
淋巴細胞的凋亡過程,如發生病理性干擾,可對腫瘤生成起作用。凋亡最初由特徵性的形態變化來確定,包括:DNA的程式性降解、
染色質濃縮、細胞縮小和碎裂。它可以是生理性的,或由
化療藥物及放射誘發(來自希臘文,apoptosis,描寫深秋枯葉掉落的現象)。
是存在於細胞中的自毀機制。這個過程機體能清除衰老及異常細胞,並在維持很多細胞功能方面有重要作用。細胞發生變異的癌細胞就是因為關閉了細胞內
線粒體的這一調控功能,所以才躲過這一調控機制,不會自我毀滅。
機理
細胞凋亡的啟動是細胞在感受到相應的
信號刺激後胞內一系列控制開關的開啟或關閉,不同的外界因素啟動凋亡的方式不同,所引起的信號轉導也不相同,客觀上說對細胞凋亡過程中
信號傳遞系統的認識是不全面的,比較清楚的通路主要有:
各種外界因素是細胞凋亡的
啟動劑,它們可以通過不同的信號傳遞系統傳遞凋亡信號,引起細胞凋亡,我們以Fas -FasL為例:
Fas是一種跨膜蛋白,屬於腫瘤壞死因子受體超家族成員,它與FasL結合可以啟動凋亡信號的
轉導引起
細胞凋亡。它的活化包括一系列步驟:首先
配體誘導受體
三聚體化,然後在細胞膜上形成凋亡誘導複合物,這個複合物中包括帶有
死亡結構域的Fas相關蛋白FADD。Fas又稱CD95,是由325個
胺基酸組成的
受體分子,Fas一旦和配體FasL結合,可通過
Fas分子啟動致死性信號轉導,最終引起細胞一系列特徵性變化,使
細胞死亡。Fas作為一種普遍表達的受體分子,可出現於多種
細胞表面,但FasL的表達卻有其特點,通常只出現於活化的T細胞和
NK細胞,因而已被活化的殺傷性
免疫細胞,往往能夠最有效地以凋亡途徑置
靶細胞於死地。Fas分子胞內段帶有特殊的
死亡結構域(DD,death domain)。三聚化的Fas和FasL結合後,使三個Fas分子的死亡結構域相聚成簇,吸引了
胞漿中另一種帶有相同死亡結構域的蛋白
FADD。FADD是死亡信號
轉錄中的一個
連線蛋白,它由兩部分組成:C端(DD
結構域)和N端(DED)部分。DD結構域負責和Fas分子胞內段上的DD結構域結合,該蛋白再以DED連線另一個帶有DED的後續成分,由此引起N段DED隨即與無活性的
半胱氨酸蛋白酶8(caspase8)
酶原發生同嗜性交聯,聚合多個caspase8的分子,caspase8分子逐由單鏈酶原轉成有活性的雙鏈蛋白,進而引起隨後的
級聯反應,即Caspases,後者作為酶原而被激活,引起下面的級聯反應。細胞發生凋亡。因而
TNF誘導的
細胞凋亡途徑與此類似
2)
細胞色素C釋放和Caspases激活的生物化學途經
線粒體是細胞生命活動控制中心,它不僅是細胞
呼吸鏈和
氧化磷酸化的中心,而且是細胞凋亡調控中心。實驗表明了細胞色素C從線粒體釋放是細胞凋亡的
關鍵步驟。釋放到細胞漿的細胞色素C在
dATP存在的條件下能與凋亡相關因子1(Apaf-1)結合,使其形成
多聚體,並促使caspase-9與其結合形成
凋亡小體,caspase-9被激活,被激活的caspase-9能激活其它的
caspase如
caspase-3等,從而誘導細胞凋亡。此外,
線粒體還釋放
凋亡誘導因子,如AIF,參與激活caspase。可見,
細胞凋亡小體的相關組份存在於
正常細胞的不同部位。促凋亡因子能誘導
細胞色素C釋放和凋亡小體的形成。很顯然,細胞色素C從線粒體釋放的調節是細胞凋亡分子機理研究的關鍵問題。多數凋亡刺激因子通過線粒體激活細胞凋亡途經。有人認為
受體介導的凋亡途經也有細胞色素C從線粒體的釋放。如對Fas應答的細胞中,一類細胞(type1)中含有足夠的胱解酶8 (caspase8)可被
死亡受體活化從而導致細胞凋亡。在這類細胞中高表達
Bcl-2並不能抑制Fas誘導的細胞凋亡。在另一類細胞(type2)如
肝細胞中,Fas受體介導的胱解酶8活化不能達到很高的水平。因此這類細胞中的凋亡信號需要藉助凋亡的
線粒體途經來放大,而Bid -- 一種僅含有BH3
結構域的Bcl-2家族蛋白是將凋亡信號從胱解酶8向線粒體傳遞的信使。
Caspase
儘管凋亡過程的詳細機制尚不完全清楚,但是已經確定
Caspase即半胱天冬蛋白酶在凋亡過程中是起著必不可少的作用,
細胞凋亡的過程實際上是Caspase不可逆有限
水解底物的
級聯放大反應過程,到目前為止,至少已有14種Caspase被發現,Caspase分子間的
同源性很高,結構相似,都是
半胱氨酸家族蛋白酶,根據功能可把Caspase基本分為二類:一類參與細胞的加工,如Pro-IL-1β和Pro-IL-1δ,形成有活性的IL-1β和IL-1δ;第二類參與細胞凋亡,包括caspase2,3,6,7,8,9.10。
Caspase家族一般具有以下特徵:
1)C端同源區存在半胱氨酸激活位點,此激活位點
結構域為QACR/QG。
2)通常以
酶原的形式存在,
相對分子質量29000-49000(29-49KD),在受到激活後其內部保守的天冬氨酸殘基經
水解形成大(P20)小(P10)兩個亞單位,並進而形成兩兩組成的有活性的四聚體,其中,每個P20/P10異二聚體可來源於同一前體分子也可來源於兩個不同的前體分子。
3)未端具有一個小的或大的原結構域。
參與誘導凋亡的Caspase分成兩大類:啟動酶(inititaor)和效應酶(effector)它們分別在死亡信號轉導的上游和下游發揮作用。
Caspase的活化
Caspase的活化是有順序的多步
水解的過程,Caspase分子各異,但是它們活化的過程相似。首先在
caspase前體的N-端前肽和大
亞基之間的特定位點被水解去除N-端前肽,然後再在大
小亞基之間切割釋放大小亞基,由
大亞基和小亞基組成異源
二聚體,再由兩個二聚體形成有活性的四聚體。去除N-端前肽是Caspase的活化的第一步,也是必須的,但是Caspase-9的活化不需要去除N-端前肽,Caspase活化基本有兩種機制,即同源活化和異源活化,這兩種活化方式密切相關,一般來說後者是前者的結果,發生同源活化的Caspase又被稱為啟動caspase(initiator caspase),包括caspase-8,-10,-9,誘導凋亡後,起始
Caspase通過adaptor被募集到特定的起始活化複合體,形成
同源二聚體構像改變,導致同源分子之間的
酶切而自身活化,通常caspase-8,10,2
介導死亡受體通路的
細胞凋亡,分別被募集到Fas和TNFR1死亡受體複合物,而Caspase-9參與
線粒體通路的細胞凋亡,則被募集到Cyt c/d ATP/Apaf-1組成的
凋亡體(apoptosome)。同源活化是細胞凋亡過程中最早發生的capases
水解活化事件,啟動Caspase活化後,即開啟細胞內的
死亡程式,通過異源活化方式水解下游Caspase將凋亡
信號放大,同時將死亡信號向下傳遞。異源活化(hetero-activation)即由一種
caspase活化另一種caspase是凋亡
蛋白酶的
酶原被活化的經典途徑。被異源活化的
Caspase又稱為執行caspase(executioner caspase),包括
Caspase-3,-6,-7。執行Caspase不象啟動Caspase ,不能被募集到或結合起始活化複合體,它們必須依賴啟動Caspase才能活化。
效應機制
凋亡細胞的特徵性表現,包括DNA裂解為200bp左右的片段,
染色質濃縮,細胞膜活化,細胞皺縮,最後形成由細胞膜包裹的
凋亡小體,然後,這些凋亡小體被其他細胞所吞噬,這一過程大約經歷30-60分鐘,
Caspase引起上述
細胞凋亡相關變化的全過程尚不完全清楚,但至少包括以下三種機制:
1) 凋亡抑制物
正常活細胞因為
核酸酶處於無活性狀態,而不出現DNA斷裂,這是由於核酸酶和抑制物結合在一起,如果抑制物被破壞,核酸酶即可激活,引起DNA片段化(fragmentation)。現知
caspase可以裂解這種抑制物而激活核酸酶,因而把這種酶稱為
Caspase激活的
脫氧核糖核酸酶(caspase-activated deoxyribonulease CAD),而把它的抑制物稱為ICAD。因而,在正常情況下,CAD不顯示活性是因為CAD-ICAD,以一種無活性的複合物形式存在。ICAD一旦被Caspase
水解,即賦予CAD以核酸酶活性,DNA片段化即產生,有意義的是CAD只在ICAD存在時才能合成並顯示活性,提示CAD-ICAD以一種其
轉錄方式存在,因而ICAD對CAD的活化與抑制卻是必需要的。
Caspase可直接破壞細胞結構,如裂解
核纖層,核纖層(Lamina)是由
核纖層蛋白通過
聚合作用而連成頭尾相接的多聚體,由此形成
核膜的骨架結構,使
染色質(chromatin)得以形成並進行正常的排列。在細胞發生凋亡時,核纖層蛋白作為底物被
Caspase在一個近中部的固定部位所裂解,從而使核纖層蛋白崩解,導致細胞染色質的固縮。
3) 調節蛋白喪失功能
Caspase可作用於幾種與
細胞骨架調節有關的酶或蛋白,改變細胞結構。其中包括凝膠原蛋白(gelsin)、聚合
粘附激酶(focal adhesion kinase,FAK)、P21活化激酶α(PAKα)等。這些蛋白的裂解導致其活性下降。如Caspase可裂解凝膠原蛋白而產生片段,使之不能通過
肌動蛋白(actin)纖維來調節細胞骨架。
所有這些都表明Caspase以一種有條不紊的方式進行"破壞",它們切斷細胞與周圍的聯繫,拆散
細胞骨架,阻斷細胞
DNA複製和修復,干擾mRNA剪下,損傷DNA與核結構,誘導細胞表達可被其他的
細胞吞噬的信號,並進一步使之降解為
凋亡小體。
形態變化
生化特徵
參與凋亡過程的相關
基因有幾十種,其中Fas\Bax\P53
等基因有促進凋亡作用,
Bcl-2\Bcl-XL等基因有抑制凋亡作用,而c-myc等基因則具有
雙向調節作用。
檢測
早期
2)細胞內氧化還原狀態改變的檢測
晚期
對於晚期檢測通常有以下方法:
2) LM-PCR Ladder (連線介導的PCR檢測)
3) Telemerase Detection (
端粒酶檢測)
生化方法
1)典型的生化特徵:DNA 片段化
4)通過DNA末端
轉移酶將帶標記的 dNTP (多為dUTP)間接或直接接到DNA片段的3’-OH端,再通過酶聯顯色或
螢光檢測定量分析結果。可做細胞懸液、
福馬林固定或石蠟處理的組織、
細胞培養物等多種樣本的檢測。
LM-PCR
當凋亡細胞比例較小以及檢測樣品量很少(如活體組織切片)時,直接
瓊脂糖電泳可能觀察不到核DNA的變化。通過LM-PCR,連上特異性接頭,專一性地擴增梯度片段,從而靈敏地檢測凋亡時產生梯度片段。此外,LM-PCR 檢測是
半定量的,因此相同凋亡程度的不同樣品可進行比較。如果細胞量很少,還可在
分離提純DNA後,用32P-ATP和
脫氧核糖核苷酸末端
轉移酶(TdT)使DNA標記,然後進行電泳和
放射自顯影,觀察凋亡細胞中DNA ladder的形成。
上述兩種方法都針對
細胞凋亡晚期核DNA斷裂這一特徵,但細胞受到其它損傷(如機械損傷,紫外線等)也會產生這一現象,因此它對細胞凋亡的檢測會受到其它原因的干擾。需結合其它的方法來檢測細胞凋亡。花開花謝,似水流年……
其它方法
1)Telemerase Detection (
端粒酶檢測)
端粒酶是由RNA和蛋白組成,它可以自身RNA為模板
逆轉錄合成
端粒區
重複序列,使細胞獲得“
永生化”。正常
體細胞是沒有端粒酶活性的,每分裂一次,
染色體的端粒會縮短,這可能作為
有絲分裂的一種時鐘,表明細胞年齡、複製衰老或
細胞凋亡的信號。研究發現,90%以上的癌細胞或凋亡細胞都具有端粒酶的活性。
2)mRNA水平的檢測
研究者們發現了很多在細胞凋亡時表達異常的
基因,檢測這些特異基因的表達水平也成為檢測細胞凋亡的一種常用方法。據報導,Fas
蛋白結合受體後能誘導癌細胞中的
細胞毒性T細胞(cytotoxic T cells)等
靶細胞。
Bcl-2 和bcl-X (長的) 作為抗凋亡(
bcl-2 和bcl-X)的
調節物,它們的表達水平比例決定了細胞是凋亡還是存活。用
螢光定量PCR技術來檢測
基因表達水平無疑比之前者更快更準確。通過檢測fas,bax-alpha 和 bcl-X (長的)
基因的 mRNA表達水平來進行
細胞凋亡的檢測。
內氧化還原
C的定位
電位變化
2)陸續有報導說明線粒體跨膜電位的耗散早於
核酸酶的激活,也早於
磷酯醯絲氨酸暴露於
細胞表面。而一旦線粒體跨膜電位耗散,細胞就會進入不可逆的凋亡過程。
3)在細胞凋亡過程中線粒體跨膜電位的耗散主要是由於
線粒體內膜的通透性轉變,這是由於生成了動態的由多個蛋白質組成的位於線粒體內膜與
外膜接觸位點的通透性轉變孔道(PT孔道)能穩定線粒體跨膜電位就能防止細胞凋亡。
線粒體在細胞凋亡作用中的進一步證據:
1)若將純化的正常的線粒體與純化的細胞核在一起保溫,並不導致細胞核的變化。但若將誘導生成PT孔道的
線粒體與純化的細胞核一同保溫,細胞核即開始凋亡變化。
2)
形態學觀察,看到細胞數目有限,統計學上的準確性受影響;
3)
凝膠電泳檢測DNA破壞了細胞的完整性也不能測出凋亡細胞占總細胞的比例;
PI、
Hoechst、 EB、 DAPI、丫啶橙等,其中PI、Hoechst最常用。
PI和Hoechst33342雙標:
PI、Hoechst33342均可與細胞核DNA(或RNA)結合。但是PI不能通過正常的細胞膜,Hoechst則為膜通透性的
螢光染料,故細胞在處於壞死或晚期凋亡時細胞膜被破壞,這時可為PI著紅色。
正常細胞和中早期凋亡細胞均可被Hoechst著色,但是正常細胞核的Hoechst著色的形態呈圓形,淡藍色,內有較深的藍色顆粒;而凋亡細胞的核由於濃集而呈亮藍色,或核呈分葉,碎片狀,邊集。
故PI著色為壞死細胞;亮藍色,或核呈分葉狀,邊集的
Hoechst著色的為凋亡細胞。
PI和Annexin-V雙標:
磷脂醯絲氨酸(PS)正常位於細胞膜的內側,但在
細胞凋亡的早期(或細胞損傷時)PS可從細胞膜的內側翻轉到細胞膜的表面,暴露在細胞
外環境中。
Annexin-V(green)可以和磷脂醯絲氨酸(PS)
特異性結合。因此細胞處於凋亡或壞死時,Annexin-V可為陽性(早期的壞死細胞可能為陰性)。但是只有壞死的細胞PI是陽性。
形態觀測
普通光鏡
1)用
蘇木素-
伊紅(HE)染色:細胞核固縮碎裂、呈藍黑色、
胞漿呈淡紅色(凋亡細胞),正常細胞核呈均勻淡藍色或藍色,壞死細胞核呈很淡的藍色或藍色消失
倒置顯微鏡
1)細胞體積變小,全面皺縮;
透射電子顯微鏡
凋亡細胞體積變小,細胞質濃縮。
細胞凋亡過程中細胞核
染色質的
形態學改變分為三期:Ⅰ期的細胞核呈波紋狀或呈折縫樣,部分染色質出現濃縮狀態;Ⅱa期細胞核的染色質高度凝聚、邊緣化;Ⅱb期的細胞核裂解為碎塊,產生
凋亡小體。
螢光顯微鏡
常用的
螢光染料:丫啶橙、 PI 、
DAPI、Hoechst33258 和Hoechst33342、EB等
Hoechst 33342、Hoechst 33258、 DAPI三種染料與DNA的結合是非嵌入式的,主要結合在DNA的A-T
鹼基區。紫外光激發時發射明亮的藍色螢光。
Hoechst是與DNA特異結合的
活性染料,能進入正常細胞膜而對細胞沒有太大得細胞毒作用。Hoechst 33342在凋亡細胞中的
螢光強度要比正常細胞中要高。
DAPI為半通透性,用於常規固定細胞的染色。
碘化丙啶(PI)是一種核酸染料,它不能透過完整的細胞膜,但在凋亡中晚期的細胞和
死細胞,PI能夠透過細胞膜而將細胞核染紅。因此將Annexin-V與PI匹配使用,就可以將凋亡早晚期的細胞以及死細胞區分開來。
注意事項
細胞凋亡時,其DNA可染性降低被認為是凋亡細胞的標誌之一,但這種DNA可染性降低也可能是因為DNA含量的降低,或者是因為
DNA結構的改變使其與染料結合的能力發生改變所致。在分析結果時應該注意。
實驗分析
細胞凋亡中染色體DNA的斷裂是個漸進的分階段的過程,染色體DNA首先在內源性的核酸水解酶的作用下降解為50-300kb的大片段。然後大約30 ﹪的染色體DNA在Ca ²+和Mg²+依賴的
核酸內切酶作用下,在
核小體單位之間被隨機切斷,形成180~200bp核小體DNA多聚體。DNA
雙鏈斷裂或只要一條鏈上出現缺口而產生的一系列DNA的3’-OH末端可在
脫氧核糖核苷酸末端轉移酶(TdT)的作用下,將脫氧核糖核苷酸和
螢光素、
過氧化物酶、鹼性
磷酸化酶或
生物素形成的
衍生物標記到DNA的3’-末端,從而可進行凋亡細胞的檢測,這類方法一般稱為脫氧核糖核苷酸末端轉移酶
介導的缺口
末端標記法(TUNEL)。由於正常的或正在增殖的細胞幾乎沒有DNA的斷裂,因而沒有3’-OH形成,很少能夠被染色。低分子量的DNA分離後,也可使用
DNA聚合酶進行缺口翻譯(nick translation),使低分子量的DNA標記或染色,然後分析凋亡細胞。TUNEL或缺口翻譯法實際上是分子生物學與
形態學相結合的研究方法,對完整的單個凋亡細胞核或
凋亡小體進行原位染色,能準確的反應
細胞凋亡最典型的生物化學和形態特徵,可用於
石蠟包埋組織切片、冰凍組織切片、培養的細胞和從組織中分離的細胞的細胞凋亡測定,並可檢測出極少量的凋亡細胞,靈敏度遠比一般的
組織化學和生物化學測定法要高,因而在細胞凋亡的研究中已被廣泛採用。
酶的標記
試劑配製
2、
蛋白酶K(200μg/ml,pH7.4):蛋白酶K 0.02g;PBS 100ml。
3、含2%H2O2的PBS
緩衝液(pH7.4):H2O2 2.0ml;
PBS緩衝液 98.0ml。
4、TdT酶緩衝液(新鮮配):Trlzma鹼 3.63g用 0.1N HCl調節pH至 7.2,加ddH2O
定容到1000ml;再加入二甲
砷酸鈉 29.96g和
氯化鈷0.238g。
5、TdT酶反應液:TdT酶32μl;TdT酶緩衝液 76μl,混勻,置於冰上備用。
6、洗滌與終止反應緩衝液:
氯化鈉 17. 4g;檸檬酸鈉 8.82g;ddH2O 1000ml
7、0.05%二氨基
聯苯(DAB)溶液:DAB 5mg;PBS 10ml,pH7.4,臨用前過濾後,加
過氧化氫至0.02%。
8、0.5%
甲基綠(pH4.0):甲基綠0.5g;0.1M
乙酸鈉100ml。
9、100%
丁醇,100%、95%、90%、80%和70%乙醇,二甲苯,10%中性
甲醛溶液,乙酸,
松香水等。
實驗步驟
1、標本預處理:
⑴
石蠟包埋的組織切片預處理:將組織切片置於
染色缸中,用
二甲苯洗兩次,每次5min。用
無水乙醇洗兩次,每次3min。用95%和75%乙醇各洗一次,每次3min。用PBS洗5min 加入
蛋白酶K溶液(20ug/ml),於室溫
水解15min,去除組織蛋白。用蒸餾水洗4次,每次2min,然後按下述步驟2進行操作。
⑵冰凍組織切片預處理:將冰凍組織切片置10%中性甲醛中,於室溫固定10min後,去除多餘液體。用PBS洗兩次,每次5min。置乙醇:乙酸(2:1)的溶液中,於-20℃處理5min,去除多餘液體。用PBS洗兩次,每次5min,然後按下述步驟2進行操作。
⑶培養的或從
組織分離的細胞的預處理:將約 5 × 107個/ml細胞於 4%中性甲醛室溫中固定 10min。在
載玻片上滴加 50~100μ
l細胞懸液並使之乾燥。用PBS洗兩次,每次5min,然後按下述步驟2進行操作。
2、色缸中加入含2%
過氧化氫的PBS,於室溫反應5min。用PBS洗兩次,每次5min。
3、用
濾紙小心吸去載玻片上組織周圍的多餘液體,立即在切片上加2滴 TdT酶緩衝液,置室溫1~5min。
4、用濾紙小心吸去切片周圍的多餘液體,立即在切片上滴加 54μl TdT酶反應液,置濕盒中於37C反應 1hr(注意:陰性染色對照,加不含TdT酶的反應液)。
5、將切片置於
染色缸中,加入已預熱到37℃的洗滌與終止反應緩衝液,於37℃保溫30min,每10min將
載玻片輕輕提起和放下一次,使液體輕微攪動。
6、組織切片用PBS洗 3次,每次 5min後,直接在切片上滴加兩滴
過氧化物酶標記的抗
地高辛抗體,於濕盒中室溫反應30min。
7、用PBS洗4次,每次5min。
8、在組織切片上直接
滴加新鮮配製的0.05%DAB溶液,室溫顯色3~6min。
9、用蒸餾水洗4次,前3次每次1min,最後1次5min。
10、於室溫用
甲基綠進行復染10min。用蒸餾水洗3次,前兩次將
載玻片提起放下10次,最後1次靜置30s。依同樣方法再用100%正丁醇洗三次。
11、用
二甲苯脫水3次,每次2min,封片、乾燥後,在光學顯微鏡下觀察並記錄實驗結果。
注意事項
一定要設立陽性和陰性細胞對照。陽性對照的切片可使用DNaseI部分降解的標本,陽性細胞對照可使用
地塞米松(1μM)處理3-4hr的大、小鼠
胸腺細胞或人外周血
淋巴細胞。
陰性對照不加TdT酶,其餘步驟與
實驗組相同。
細胞產生不可修復的
DNA損傷後通常會程式性死亡,或稱凋亡。然而在腫瘤細胞中這一機制失去作用,所以它能夠肆意增殖,拒絕接受“自殺”的命令。德國科學家發現了其中的可能原因——腫瘤細胞會降解一種能觸發凋亡的蛋白。抑制這種蛋白的降解能夠使凋亡機制恢復作用,並將提升放療和化療的效力。相關論文發表在《自然—
細胞生物學》(Nature Cell Biology)上。
嚴重DNA損傷後觸發凋亡的其中一類蛋白是HIPK2分子。德國癌症研究中心的Thomas Hofmann和同事研究發現,HIPK2不斷在健康細胞中產生,但一種名為Siah-1的酶將它標記為“垃圾”,所以它又立刻被降解。
輕微損傷的細胞會進入一種低級警戒狀態——短時間內抑制HIPK2的降解。一旦損傷得到修復,細胞會立即恢復對HIPK2的降解。只有在嚴重損傷(比如DNA雙鏈均遭破壞)的細胞中,HIPK2的降解才被永久性地抑制。結果HIPK2不斷積累,觸發凋亡,細胞自殺。
研究人員推測,這可能就是放療和化療有時失效的原因。這兩種治療方法都會嚴重損傷腫瘤細胞,最終導致它們的程式性死亡。Thomas Hofmann說:“如果有抵抗發生,經常是由於腫瘤細胞‘拒絕’執行自殺的命令。”
研究人員在實驗中抑制了Siah-1酶,結果發現,即使在輕微損傷的細胞中,HIPK2也能夠積聚,凋亡也被觸發。Hofmann推測,“癌醫學將可能利用這一發現。比如,我們可以將Siah-1
抑制劑與放療或
化療結合使用,從而將細胞拉回到凋亡機制中來。