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凋亡的生化改变

发布时间: 2023-07-25  点击次数: 245次

一、DNA 的片段化

典型的细胞凋亡以细胞核固缩、染色质DNA的特征性片段化为主要特征。细胞凋亡发生时,内源性核酸内切酶被激活DNA双链被切成特征性的片段。

7.12凋亡的生化改变.png

二、内源性核酸内切酶激活及其作用

早在20世纪70年代就已经发现在正常细胞中存在对Ca2+ Mg2+依赖的内源性核酸内切酶,这种Ca2+Mg2+依赖性核酸内切酶是一种双链 DNA内切酶,这是一类与凋亡有关的核酸内切酶(deoxyribonucleaseDNase),统称为凋亡性核酸内切酶(apoptotic endonuclease)。在细胞凋亡过程中,染色质DNA切割的任务由内源性核酸内切酶来完成。正常条件下,该酶可能以无活性的形式存在细胞核内,Ca2+Mg2+可以增强其活性,Zn2+能抑制其活性。

常见的有核酸内切酶Ⅰ(DNaseⅠ)、核酸内切酶Ⅰ(DNase Ⅱ)、Nuc-18等。经过这类酶切割后所产生的DNA最小单位为185bp,其余DNA片段为185bp的倍数(即185bp的寡聚体)。细胞内的 DNA经过此酶的消化,可以产生类似凋亡细胞的DNA降解现象。对DNA 的切割动力学分析表明,这种DNA降解片段可以在1~2h内检测到。DNA降解过程从细胞死亡前5h开始,到第24h,绝大多数凋亡细胞降解达到高峰。

1DNase

DNaseⅠ的相对分子质量为32000~37000,对Ca2+ Mg2+具有依赖性,并且可能需要其他辅助因子的参与,因为纯化的DNase 不能产生DNA梯形条带,但和核基质或血清孵育后,可以恢复其能促使DNA发生断裂的生物学活性。DNaseⅠ的最适pH值为7.55.59.0)。其抑制剂有Zn2+、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acidEDTA)、二乙基焦磷酸盐(diethylpyrocarbonateDEPC)及肌动蛋白。DNase 分布在细胞的内质网和核周的高尔基体内,对其如何进入细胞核内发挥作用目前未完-全阐明。

2DNase

DNaseⅡ的相对分子质量为29000,在细胞的溶酶体和细胞核内均发现有DNaseⅡ。DNaseⅡ为对Ca2+Mg2+非依赖性的,纯化的DNaseⅡ能够使CHO细胞核出现 DNA梯形条带。DNaseⅡ的最适pH值为5.53.07.0),需要在低pH值条件下激活。胞质酸化足以激活DNaseⅡ。DNaseⅡ的抑制剂有N-溴琥珀酰胺(N-bromosuccinamideNBC)和金精三羧酸(aurintricarboxylic acidATA)。Zn2+不能够抑制其活性,但Zn2+可以抑制胞质酸化,从而影响DNaseⅡ裂解DNA

3NUC18

NUC18是在地塞米松诱导的大鼠凋亡胸腺细胞核中发现的,对Ca2+Mg2+具有依赖性,是相对分子质量为18000的中性核酸内切酶,为环孢素A受体(cyclophilin)相关蛋白,此外,Ribeiro报道了一种取自脾脏细胞核,相对分子质量为27000的核酸酶,其最适pH值为8.0,对Ca2+ Mg2+具有依赖性,可以被Zn2+ATA所抑制。NUC18对糖皮质激素受体具有依赖性,其活性可被糖皮质激素受体拮抗剂RU486所抑制;其蛋白质的序列与环孢素A受体相关蛋白具有显著类似性;在凋亡细胞中其酶解DNA时所产生的片段大于180bp,其在细胞凋亡中的作用有待进一步研究。

研究还发现,内源性核酸内切酶的活性可能与拓扑异构酶有关。目前已知细胞内有两类拓扑异构酶,即TopoⅠ和TopoⅡ,其功能是在DNA上产生单链和双链缺口,消除染色体 DNA 的阻力,但均不具有内切酶的活性。目前对TopoⅡ更加重视,因为有人提出它可能起着使染色体解旋的作用,这样内切酶可以更加容易接近切割点。


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