A降解前白介素1的位点和ICE降解前白介素1的位点不同,但两者激活的白介素1都具有生物学活性[15,进一步证实了这样一个观点即存在不同种类的蛋白酶,其间有功能上的重叠。目前又发现层粘连蛋白(Laminin),能被称为LamP的假定为ICE同源物蛋白酶降解。层粘连蛋白是较明确的一个底物,由于它的降解作为细胞核凋亡的一个标志,LamP的激活可能是凋亡过程终末阶段的一个关键步骤。由于LamP至今还未被克隆化,到底其是否代表了ICE家族中的一个早已明确的成员?目前还不清楚。
4 iCE同类物间的相互功能
和ICE结构最相似的TX/ICErelⅡ和TX/ICErelⅢ(可能还包括其他成员)都不有效地降解前白介素1,这就意味着ICE主要功能是降解前白介素1,其它ICE同类物在过度表达时诱导细胞凋亡,由于这些蛋白酶在细胞凋亡中的功能的证据主要来源于其抑制剂的探究,而这些抑制剂如CrmA和AC-YVAD-CMK等并不具有高度特异性,其在不同程度上抑制所有ICE同类物,故不能区分到底是哪个蛋白酶在调节细胞凋亡中起主导功能。其次,CPP32可能降解PARP,Mch2也降解PARP及降解ICE,TX和Nedd2在足够浓度时也降解PARP,故假定哺乳类动物(包括人类)细胞凋亡途径涉及单一的某种ICE同类物似乎过于简单化,所有这些都提示ICE同类物间是互相功能协同参和细胞凋亡的。
5 各种蛋白酶间的功能模式
如上所述,在细胞凋亡过程中涉及各种不同的蛋白酶,那么它们是如何协调的呢?由于大部分蛋白酶的底物还不清楚,部分蛋白酶还没有被确认,因此要设想一个包容所有发现的单
一模式似乎不可能。但不管怎样,这些蛋白酶间的相互功能必为以下两种模式的一种或不同阶段以不同模式出现。(1)蛋白酶是同时被激活的,对凋亡信号的反应是彼此 独立的,蛋白酶间没有各种级别。(2)有级别的一系列级联和/或连锁反应。到底是何种模式,还有待于进一步探究。
6 蛋白酶抑制剂的功能
细胞外蛋白酶活性受内源性蛋白酶抑制剂高度调节,细胞内蛋白酶抑制剂已被发现。尽管后者被认为在调节细胞凋亡中起重要功能,但目前才开始受到重视。病毒serpin crmA的表达显示能抑制由神经生长因子撤除诱导的脊髓背根神经节神经元的凋亡,还能抑制Fas配体和TNF诱导的不同类型的细胞株的凋亡[9,11。目前还不清楚CrmA
的抑制凋亡是由于ICE、CPP32的抑制或其它关键蛋白酶的抑制。近来又发现nexin1(另一种serpin)也可抑制自发的和axotmy诱导的小鸡脊髓运动神经元的凋亡,血浆蛋白溶酶原激活抑制剂2(亦为serpin的一种),也显示抑制TNF诱导的细胞凋亡。有趣的是,最近发现用热诱导的FM3A细胞,用半胱氨酸蛋白酶抑制剂E-64和天冬氨酸蛋白酶抑制剂pepstatin a测定FM3A细胞的高热反应,结果显示在加热至44℃时出现显著的细胞毒效应,提示蛋白酶抑制剂可能诱导细胞凋亡,该现象和以往认为蛋白酶抑制剂是抑制凋亡的现象不符合。那么就出现这样一个新问题摘要:蛋白酶抑制剂是否存在双向调节?在什么情况下可能出现诱导细胞凋亡?
7 目前存在的新问题
近年报道和细胞凋亡有关的蛋白酶,除了ICE家族外,还包括摘要:(1)fragmentin/granzymes(2)丝氨酸蛋白酶;(3)calpains(4)ubiquitin依靠的蛋白降解功能[17(5)降解体内巯基蛋白酶如组织蛋白酶D(cathepsin d)[18和组织蛋白酶B(cathepsinB)等。
近来发现组织蛋白酶D(天冬氨酸酶类)能促使干扰素、FAS和TNF诱导的细胞凋亡,且是调控细胞凋亡的一个限速酶。其抑制剂pestatin a抑制该系统细胞的死亡[18。目前我们消化所实验室也正在试图探究在两种不同的组织蛋白酶B表达的胃癌细胞株中的组织蛋
白酶B抑制剂在细胞凋亡中的功能(待发表资料)。但是,我们尚缺乏足够的证据表明以上蛋白酶在细胞凋亡过程中涉及的细胞内底物的性质和种类。事实上,在细胞凋亡过程中,绝大多数的细胞内蛋白质并未降解。另一方面即蛋白酶的良好底物使新问题更趋复杂化。因此,探究和确认和细胞凋亡相关的蛋白酶的细胞内底物及该底物在细胞凋亡中的功能对于加深我们对细胞凋亡机制的了解具有重要意义。
8 细胞凋亡相关蛋白酶探究的临床意义
众多探究表
明一种或多种蛋白酶可能在细胞凋亡发生、发展过程中起关键性功能。探究者们已熟悉到蛋白酶和蛋白酶抑制剂可能为临床治疗某些疾病,延缓或加速细胞凋亡过程提供新的途径,例如可以应用一些蛋白酶抑制剂旨在延缓如缺血-缺氧所诱发的神经元、心肌肾脏上皮细胞的细胞凋亡进程。反之,可应用某些蛋白酶或某些蛋白酶激活剂(也有可能为某些蛋白酶抑制剂)来加速其细胞凋亡进程(如肿瘤等)。值得指出的是目前有关蛋白酶途径在细胞凋亡中治疗应用前景的讨论还仅仅是一种推测,还需要作大量的实验探究才能得到较明确的结论。
其中大致包括以下几个方面摘要:
第一,需了解细胞凋亡相关蛋白酶在细胞内是如何被激活的?激活过程是如何完成的?阐明蛋白酶在细胞内被激活过程及其调控因素对于发现新的临床治疗途径会有帮助。
第二,如上所述,细胞凋亡过程可能会牵涉到多种蛋白酶的协同功能和连锁酶解反应。近来探究表明层粘蛋白酶酶解反应可能继PARP蛋白酶反应之后[19。假定细胞凋亡涉及到多种蛋白酶的连锁酶反应(瀑布效应),那么发现位于连锁反应之首的蛋白酶将会为临床治疗提供独特的靶目标。
第三,对细胞凋亡相关蛋白酶基因调控机制及细胞内代谢过程目前了解甚少。近年探究表明,表达肿瘤基因bcl-2的细胞其IRP的激活明显减少[20。实验结果表明bcl-2可能为IRP的抑制剂。
第四,对肿瘤细胞内细胞凋亡相关蛋白酶的表达及其调控目前探究甚少。一方面,bcl-2或其它未知基因产物所诱导的蛋白酶激活抑