内质网及内质网应激概述
内质网(endoplasmic reticulum,ER)是哺乳动物细胞中一种重要的细胞器,其膜结构占细胞内膜的二分之一,是细胞内其它膜性细胞器的重要来源,在内膜系统中占有中心地位。ER的功能包括:
①ER是细胞的钙储存库,内质网的钙离子浓度高达5.0mmol/L,而胞浆中为0.1ummol/L。并能调节维持细胞内钙平衡。
②ER是分泌性蛋白和膜蛋白的合成、折叠、运输以及修饰的场所。ER通过内部质量调控机制筛选出正确折叠的蛋白质,并将其运至高尔基体,将未折叠或错误折叠的蛋白质扣留以进一步完成折叠或进行降解处理。
③ER还参与固醇激素的合成及糖类和脂类代谢,内质网膜上含有固醇调节元件结合蛋白,对固醇和脂质合成起调节作用。
ER对影响细胞内能量水平、氧化状态或钙离子浓度异常的应激非常敏感。当细胞受到某些打击(如缺氧、药物毒性等)后,内质网腔内氧化环境被破坏,钙代谢失调,ER功能发生紊乱,突变蛋白质产生或者蛋白质二硫键不能形成,引起未折叠蛋白或错误折叠蛋白在内质网腔内积聚以及钙平衡失调的状态,即内质网应激(endoplasmic reticulumstress,ERS)。
内质网巨大的膜结构为细胞内活性物质的反应提供了一个广阔的平台,在许多信号调控中起到关键作用。近期的研究表明,内质网是细胞凋亡调节中的重要环节。ERS可以介导与死亡受体和线粒体途径不同的一条新的凋亡通路。当细胞遭到毒性药物、感染、缺氧等刺激时,内质网腔未折叠蛋白增多和细胞内钙离子超载,引起caspase-12活化,继而激活下游的caspase,导致细胞凋亡。早期的ERS是机体自身代偿的过程,对细胞具有保护作用;如果这种失衡超过了机体自身调节的能力,结局将是细胞的死亡。
ERS的确切机制目前尚不明确。深入研究ER及ERS,对于完善细胞损伤和凋亡理论具有重要意义,有助于进一步认识疾病发生发展的机制,为临床疾病预防和治疗提供新的理博依据。
内质网应激的信号通路
ER内环境的稳态一旦被打破,将激活一系列的级联反应通路,包括PERK/eIF2α通路、IRE1/XBP1通路及ATF6介导的通路。内质网应激激活的信号通路主要有:
①未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR);
②内质网超负荷反应(endoplasmic reticulumoverload response,EOR);
③固醇调节级联反应。其中UPR与EOR由蛋白质加工紊乱所致,固醇调节级联反应由内质网表面合成的胆固醇损耗激发。
(1)UPR:
蛋白质在ER内的正确折叠需要许多分子伴侣的协助,当ER中未折叠或错误折叠的蛋白增多时,应激信号通过内质网膜传递到细胞核,继而引起一系列特定的靶基因转录和蛋白质翻译水平下调,以使细胞继续存活,这种反应称为未折叠蛋白反应(UPR)。UPR是一种细胞对抗内质网应激的自身保护机制,有利于细胞内环境的稳定。
目前研究认为,UPR至少包括4种机制:
Ⅰ.减弱翻译能力,减少新蛋白合成,防止未折叠蛋白进一步积聚;
Ⅱ.上调内质网分子伴侣等保护性基因的表达,包括内质网伴侣蛋白GRP78和GRP94,谷胱甘肽等基因增强内质网蛋白折叠能力。
Ⅲ.使核转录因子NF-κB活化,提高内质网免疫调节和抗凋亡的能力。
Ⅳ.诱导细胞凋亡,当ER功能严重受累,机体以凋亡方式清除受损细胞以保护器官的功能。
UPR是一种机体对抗ERS的保护机制,通过引发ER内未折叠或错误折叠蛋白的正确折叠,以及调节细胞内钙浓度,来促使细胞功能恢复。但如果ERS过强或时间过长,则将诱导细胞凋亡。IRE1、PERK、ATF6是内质网膜的三种起信号转导作用的跨膜蛋白,它们均对腔内未折叠蛋白的聚集起作用。IRE1和PERK是内质网膜上的跨膜蛋白激酶,在没有应激情况下,和Grp78/Bip形成稳定的复合物,而当蛋白错误折叠或未折叠蛋白增多时促使Grp78/Bip与其解离,然后IRE1和PERK的寡聚化及其自身磷酸化,刺激下游信号的激活。ATF6是含有bZip转录因子结构域的Ⅱ型跨膜蛋白。当未折叠蛋白在内质网聚集增多时,ATF6向高尔基体转位,被S1P(site1 protease)和S2P酶切成p50 bZip转录因子到细胞核,并激活XBP1转录增加,导致UPR的活化。
(2)EOR
EOR是指正确折叠蛋白在内质网上过度积聚时引起的内质网超负荷,从而导致一系列信号物质的激活,EOR也使机体自我保护性反应之一。EOR效应是激活核转录因子NF-κB。有研究显示,EOR能被抗氧化剂和钙拮抗剂所抑制;也能被促使钙离子释放的药物所激活,因此推博EOR与钙储存释放以及活性氧产生有关。
(3)固醇调节级联反应
内质网膜上含有固醇调节元件结合蛋白(SREBP),其无活性的前体大分子与内质网膜和核膜相连,在内质网应激时内质网膜上的固醇耗竭,导致SREBP与内质网膜和核膜结合的裂解,从而激活引导固醇生物合成的起动子,即固醇调节因子,引起脂肪酸和胆固醇的合成增加。内质网腔内未折叠蛋白增多或钙失衡,引起内质网应激反应信号,经其膜上的三种跨膜蛋白激酶(IRE,PERK,ATF6)传导到核内,使编码Bip等伴蛋白的基因表达增加,恢复蛋白质正确构像;eIF2α磷酸化可抑制蛋白质翻译,减少蛋白质在内质网腔内的堆积,从而对细胞起保护作用,但内质网应激反应时间过长或强烈可活化继而引起级联反应,导致细胞凋亡。这是与死亡受体和线粒体介导细胞凋亡不同的一条途径。
Caspase-12的激活与ERS
半胱天冬氨酸蛋白酶(Cysteme aspartate specific proteinase,caspase)是基因家族的表达产物,已发现这一家族至少有14个成员。这个家族包括一个含有半胱氨酸的五肽结构,能在底物的N末端天冬氨酸残基处裂解底物,从而通过蛋白水解激活或灭活底物蛋白对细胞凋亡起调节作用。caspase是执行细胞凋亡的主要酶类,绝大部分细胞凋亡依赖于caspase的存在。
Caspase-12是caspase家族中较新的成员,这个家族中也只有它定位于ER的成员,它的氨基端与Caspase-1和Caspase-11分别有39%和38%同源性。Caspase-12高水平表达在肌肉、肾、肝组织中,在脑组织中有适当表达。Toshiyuki等将细胞破碎超速离心分为核、线粒体、微粒体(内质网膜)、溶解碎片,经免疫组织化学和western印迹证实caspase家族中仅caspase-12存在于内质网膜上。正常生理情况下,caspase-12以无活性的酶原形式存在。内质网损伤可以特异地激活caspase-12酶原,使caspase-12发生重组,并与其它内质网应激分子协同作用切割并激活caspase-9酶原,继之裂解caspase-3酶原等效应caspase,效应caspase切割多ADP聚合酶和其它细胞底物,导致细胞凋亡的实现。
国外学者的研究发现,caspase-12在死亡受体或线粒体介导的凋亡途径中不被活化。Caspase-12缺陷鼠能抵抗ERS引起的凋亡而其他死亡刺激仍可发生凋亡。这表明caspase-12与ERS介导的凋亡密切相关,与不涉及ER的凋亡信号通路无关。因此Caspase-12被誉为是介导ERS致凋亡通路的关键分子。
ERS介导的细胞凋亡是不同于死亡受体及线粒体途径的一种新的细胞凋亡途径,caspase-12作为凋亡起始因子发挥了关键的作用。有研究认为ERS时,胞质中的caspase-7自身活化,迁移到内质网膜上切割caspase-12前体,产生活性caspase-12。
活化的caspase-12易位至胞浆中,活化下游的caspase,导致细胞凋亡,这个过程可被caspase-12的抗体阻断。
Caspase-12的激活主要通过以下几种方式:
①钙蛋白酶(calpain)的活化:calpain是胞质中另一类半胱氨酸蛋白酶家族成员,其活化依赖于钙离子的存在,在ERS时,ER钙平衡打乱,细胞内钙离子水平升高引起calpain活化,剪切定位于ER膜上的caspase-12前体,使之活化并释放入细胞质。
②TRAF2依赖性机制:在非应激细胞中,TRAF2与caspase-12前体形成稳定的复合物,而发生ERS时,caspase-12前体与TRAF2分离,引起caspase-12活化。
③caspase-7的转位:ERS时使caspase-7移位至内质网表面,与caspase-12形成复合物,并在Asp94和Asp341处切割caspase-12前体,破坏了膜与caspase-12的联系,导致caspase-12活化并释放于细胞质。活化的caspase-12进而直接激活caspase-9,而caspase-9可通过裂解caspase-3酶原等效应caspase,切割多ADP聚合酶和多种其它细胞内的底物,导致细胞凋亡。
④GRP78,caspase-7,caspase-12。复合物途径:近期研究表明,ERS诱导伴侣蛋白GRP78表达并重新分布于ER膜,与caspase-7和caspase-12形成复合物,阻止caspase-12从ER释放,ATP的加入可解离这种复合物并促使caspase-12向细胞质转位,进入细胞质的活化的caspase-12启动ERS反应性凋亡级联反应,从而诱导细胞凋亡。在此过程中,caspase-12起了关键作用。鉴于Caspase-12在内质网应激细胞凋亡信号转导中的特殊位置,Caspase-12被认为是内质网应激引起细胞凋亡的一个代表性分子。
ER的钙稳态
ER是细胞内的钙储存库。钙离子是真核细胞内重要的信号转录因子,广泛存在于身体各种组织中,并参与体内众多重要的生命活动,钙稳态在细胞的正常生理活动中起着举足轻重的作用。在哺乳动物细胞中,ER钙离子浓度高达5.0 mmol/L,胞浆中则为0.1ummol/L。ER通过内质网膜上的IP3通道释放钙离子到胞质中,通过钙泵将胞质中的钙摄入到内质网中,从而维持胞内钙的平衡。钙在内质网内以钙离子或钙结合蛋白的形式存在。而钙结合蛋白与蛋白质折叠及修饰有关,ER的分子伴侣和折叠酶大多数是强力钙离子结合蛋白。钙离子作为信号转录因子,发挥两种作用:一是由内质网腔释放入胞质作为第二信使;二是在内质网腔内调节钙依赖蛋白酶的活性。所以内质网腔内钙离子的稳态对维持细胞的功能至关重要。当内质网钙库受到严重干扰时,必然会影响这些蛋白质的折叠和活性。研究表明,内质网钙稳态失衡是ERS的重要诱因。
有研究显示内质网钙失衡诱导ERS发生时,激活calpain。活化的calpain切割内质网膜上的caspase-12,产生活性caspase-12片断;calpain还可切割bcl-XL,使其失活。研究证明,将caspase-12前体与钙蛋白激酶一起在体外孵育,能够产生caspase-12活性片断,从而导致细胞发生凋亡。Nobu hiro将去除线粒体的小鼠成纤维细胞经Thapsi gargin处理诱导ERS,实验结果表明,caspase-12活化启动caspase级联反应;caspase-12的底物是caspase-9前体,并且caspase-9的活化不需线粒体释放细胞色素C;凋亡信号从caspase-12传到caspase-9再到caspase-3,caspase-3是效应分子。Jimbo等研究显示,用Thapgargin阻滞内质网膜上的钙泵,干扰胞内钙的平衡,从而影响线粒体的能量代谢,导致细胞色素C释放,与Apaf-1形成复合物,亦能活化caspase-9继而引起细胞凋亡,因此钙信号可能是线粒体途径与内质网应激反应两条通路的交点。Nakamura等也发现内质网腔内的钙结合伴侣蛋白calreticulin可增加线粒体释放细胞色素C,从而增加Hela细胞对经Thapgargin诱导内质网应激反应致细胞凋亡的敏感性。
组织细胞在病毒感染、缺血、缺氧等因素作用下,都可能引起内质网腔钙稳态的改变,出现钙剥夺或钙超载,从而引起ER的功能紊乱。进一步诱导未折叠或错误折叠蛋白在内质网上的蓄积,引起ERS进而促使ER保护性应激反应信号转导的产生。
钙激活中性蛋白酶(calpain)是一族钙离子依赖性的、水解半胱氨酸的蛋白酶。此家族由不同的半胱氨酸蛋白酶组成,并以多种异构体形式在组织中广泛表达,同时参与多种由钙调节的细胞生理过程,如信号转导、细胞增殖与分化、细胞凋亡。病理状态下,细胞内钙离子浓度的异常增高可使钙蛋白酶活性增强,降解细胞骨架,膜蛋白以及各种激酶以及转录因子,诱导细胞死亡。calpain在细胞骨架重建、细胞循环调节、信号传导、细胞分化、细胞凋亡与坏死和胚胎发育等过程中有重要作用。在生理条件下,细胞内的钙蛋白酶以无活性酶原的形式存在。当细胞内钙离子浓度异常增高时,calpain被激活,自身水解活化,从而诱导一系列的病理生理过程:
①选择性降解细胞骨架蛋白,调节细胞移行;
②裂解膜蛋白、磷酸酶和蛋白激酶等参与信号传导;
③降解细胞内转录因子如p53,c-jun等,对基因表达起调节作用;
④通过裂解caspase-3,6,7,12产生活性片段;裂解Bax等凋亡相关蛋白,介导凋亡。
在许多疾病中都发现了calpain活性的异常。如神经损害性疾病,缺血与外伤性脑损伤、癌症、肌营养不良、白内障、中风及糖尿病。还与脑、心脏及肾的缺血性损伤的细胞凋亡机制有关。实验证实calpain 3与肢带型肌营养不良、calpain 9与肿瘤发生、calpain 10与Ⅱ型糖尿病的密切相关。在缺血和创伤性脑损伤时,细胞内钙离子浓度升高,直接激活calpain裂解细胞骨架成员,介导神经细胞死亡。
有关钙蛋白酶诱导细胞死亡的途径可能有:
①线粒体途径:细胞内Ca2+浓度增加导致钙蛋白酶激活,活化的钙蛋白酶作用位于细胞质中的凋亡相关蛋白Bid,直接降解Bid使其成为截断的活化Bid,Bid与位于线粒体的跨膜蛋白Bak结合,促成Bak构像改变,形成孔隙,使线粒体外膜的渗透性增加,线粒体内的细胞色素C释放,导致细胞死亡。
②蛋白水解途径:钙蛋白酶过度活动可导致细胞骨架、膜蛋白、各种激酶以及转录因子崩溃,如它可降解细胞骨架蛋白、血影蛋白、钙调蛋白激酶和ADP核糖转移酶等,结果细胞导致死亡。与caspases系统不同,钙蛋白酶参与细胞坏死和凋亡两种形式,并且在细胞死亡的后期与caspase有共同遵循的死亡途径,而caspases仅能诱导细胞凋亡。
钙蛋白酶抑制剂可分为两大类,即内源性抑制剂和外源性抑制剂。内源性抑制因子calpastatin可以特异性地抑制μ钙蛋白酶和m钙蛋白酶的活性,具有热稳定性,能抵抗许多变性剂的作用。目前calpastatin的基因序列已经被克隆,蛋白质构象分析证实,该蛋白保守区B约含30个氨基酸,与钙蛋白酶区域Ⅱ结合,可能是起抑制作用的关键部位。calpastatin和钙蛋白酶的结合需要钙离子,并且这种结合是可逆的。钙蛋白酶calpastatin系统的动态平衡是维持细胞正常生长和组织重建所必需的。外源性钙蛋白酶抑制剂一般是体外合成的具有抑制钙蛋白酶活性的肽复合物。其中Leupeptin是较为早期应用的钙蛋白酶抑制剂,它的特异性较低,而且对细胞膜的通透性不高。钙蛋白酶抑制剂Ⅰ和Ⅱ是新合成的钙蛋白酶抑制剂,特异性高于Leupeptin,而且在膜通透性面有很大改善。
Chen等采用出生3天的耳蜗培养模型观察钙蛋白酶抑制剂对组织缺氧、神经营养因子缺乏和药物产生的耳蜗神经毒性的影响,结果显示钙蛋白酶抑制剂Ⅰ、Ⅱ和Leupeptin均能保护耳蜗神经元细胞,抵抗缺氧和神经营养因子缺乏导致的神经元死亡。Ding等的研究发现Leupetin能够减低噪声和氨基糖苷类抗生素导致的耳蜗和前庭内外毛细胞丢失,并且这种保护作用具有剂量依赖效应。Wang等研究发现,噪声暴露的耳蜗毛细胞有钙蛋白酶的活动,Leupeptin能够使噪声导致的毛细胞丢失率降低60%。王苹等的研究发现,leupeptin对离体培养的庆大霉素耳蜗损伤具有明显保护作用,能够阻断65%螺旋神经节细胞死亡,从而推测在SGNs退行性死亡的过程中可能有钙蛋白酶的活动。Squier在胸腺细胞的凋亡模型中证实有calpain的激活,且calpain抑制剂可以抑制胸腺细胞的凋亡。Kawamura等的实验观察到calpain抑制剂MDL-28170能够抑制细胞坏死和凋亡而对未成熟大鼠缺氧缺血性脑损伤具有神经保护作用。还有学者发现,calpain抑制剂1可以明显抑制大鼠缺血再灌注诱导的心肌细胞凋亡,SquieR等在糖皮质激素和辐射诱导的胸腺不成熟T细胞凋亡的实验中发现calpain参与了细胞凋亡,应用calpain抑制剂阻止了胸腺细胞的凋亡。calpain抑制剂可以降低癌症的病变程度,改善和提高正常组织的功能,calpain抑制剂还能预防心脏、脑、肝及肾细胞的缺血性细胞凋亡。但迄今为止,对于calpain及抑制剂在药物性耳聋方面的研究少。
ER钙稳态失衡是ERS的一个早期事件,若能及早稳定内质网钙水平,就可能抑制和消除UPR。calpain可能是这些疾病的一个理想的治疗靶点,因此,对于calpain及其抑制剂的深入研究对疾病的治疗具有重要意义。
ERS与细胞凋亡
(1)细胞凋亡的途径
细胞凋亡是机体正常组织细胞在受到生理和病理性刺激后出现的、按一定程序发生的自发性死亡,细胞凋亡对组织分化、器官发育、维持机体稳态具有非常重要的意义。细胞凋亡是一个信号依赖的过程,可由多种因素诱导,如药物、缺氧、病毒感染等。细胞凋亡可以被多种生理性、病理性刺激诱发,其过程在形态学上表现为胞质浓缩、核染色质凝缩、DNA大规模断片化、细胞膜内陷并发泡形成凋亡小体。目前研究认为,线粒体和内质网在细胞凋亡中起着重要的调节作用。
细胞凋亡的信号途径有:
①线粒体相关的内源性凋亡途径:
线粒体主要由基质、内膜、外膜和膜间隙组成。内膜含有ATP合酶、电子传递链、腺苷酸转位子,生理条件下,这些分子维持电化学梯度;外膜含有电压依赖的阴离子通道;膜间隙含有细胞色素C(Cytochrome C,Cytc),Caspases酶原、腺苷酸激酶和凋亡诱导因子。线粒体的膜通道是细胞凋亡线粒体途径的结构基础。细胞在各种凋亡信号的刺激下,钙离子引起线粒体损伤,细胞色素C从线粒体内释放到细胞浆中,这是内源性途径关键的一步;释放到细胞浆中的细胞色素C在dATP存在的条件下能与凋亡相关因子1(Apaf 1)结合,从而激活Caspase级联反应。Bcl 2家族参与这一通路引起细胞凋亡的调控。
②死亡受体介导的外源性凋亡途径:
死亡受体(DR)是属于肿瘤坏死因子(TNF)家族成员之一。该家族共有八个成员,其中Fas、DR3、TNFR等尤为典型。DR家族有其共同的结构特点,其胞内结构含有与死亡信号有关的死亡结构域;当配体与死亡受体结合后,将吸引接头蛋白(TRADD,FADD)并募集Caspase-8,10的前体形成凋亡诱导信号复合物,启动Caspase的级联反应,诱导细胞凋亡。
③ERS相关的细胞凋亡途径:
近期的报道显示,内质网是一个新的细胞凋亡始动靶点,能通过caspase-12、PERK/CHOP和JNK途径介导细胞调亡。在某些理化因素的作用下,可导致内质网应激,引起细胞凋亡。传统观点都把单独的线粒体途径凋亡作为内源性细胞凋亡的主要原因。但目前的研究发现内质网和线粒体在细胞凋亡之间存在着重要的关联,而钙离子可能是两条途径间的相互联系的信号分子。Tian等通过实验证明,某种凋亡刺激因素使Ca2+从内质网中释放,然后引起线粒体通透孔的形成和线粒体内Ca2+超负荷,线粒体膨胀,其结果是线粒体外膜破裂,膜间隙中的促凋亡蛋白流入细胞质中,因而线粒体的凋亡途径与内质网及Ca2+是密切相关的。同时也有报道,在ERS反应性凋亡过程中发现有细胞色素C从线粒体释放,表明在特定的细胞类型中ERS反应性凋亡途径与线粒体凋亡途径可能存在联系。细胞凋亡毕竟是一个有许多分子参与的复杂而有序的过程。
(2)ERS致细胞凋亡的机制
ERS致细胞凋亡的分子转导机制目前还不明确。根据近年来的研究进展,可能通过如下机制引起细胞凋亡:
1.Caspase-12活化启动细胞凋亡
Caspase-12在ERS细胞凋亡途径中作为起始因子发挥了关键作用。Caspase-12位于内质网的胞浆面,以前体形式存在,仅特异地被内质网信号通路水解活化。将活化的Caspase-12导入细胞,该细胞很快发生凋亡;而caspase-12敲除实验证实细胞能抵抗内质网应激诱导的凋亡。Caspase-12的激活机制有:
①内质网钙异常:
ER钙平衡的紊乱能够直接激活caspase-2,激活的caspase-12进一步激活caspase-9,caspase-9激活下游的caspase-3进入细胞凋亡的通路。但caspase-12对caspase-9的激活不依赖线粒体凋亡途径成分Apaf 1和细胞色素。有研究显示内质网钙失衡时,激活钙蛋白酶(calpain)。活化的钙蛋白酶切割内质网膜上的caspase-12,产生活性caspase-12片段,启动caspase级联反应。内质网应激也可引起细胞质内caspase-7移位到内质网表面,在caspase-7存在的条件下,位于内质网上的caspase 12可被内质网应激所激活而引发细胞凋亡。
但Xie等研究发现caspase-12的活化与caspase-7及caspase-3的进程一致,认为caspase-12活化的主要机制不是caspase-7的活化,而是与细胞钙离子平衡失调有关。
②IRE1-TRAF2复合物:
在UPR过程,IRE1-α招募TRAF2,其复合物促使caspase-12酶原聚集和活化。
2.促凋亡编码基因CHOP的激活
CHOP广泛表达于哺乳动物细胞,与各种细胞活动(如能量代谢、增殖、分化、凋亡)相关。正常情况下,CHOP表达十分低,在内质网应激反应时,其表达显著增加,从而诱导细胞凋亡。Ji等通过对CHOP野生型小鼠和CHOP缺陷型小鼠灌喂酒精的实验发现,CHOP野生型小鼠的肝细胞发生了凋亡,一些与凋亡相关基因也出现了变化,如Gadd45与组织蛋白酶B的上调和Jun-D与Bcl-xl的下调,而这些在CHOP缺陷型小鼠中并未观察到,进一步说明了CHOP基因在内质网应激诱导细胞凋亡中的重要作用,但其分子机制并不清楚。Ohoka等研究发现,CHOF-TRB3途径可能在内质网应激诱导细胞凋亡中起作用。TRB3是CHOP的作用靶点之一,作为CHOP的调节子,通过负反馈机制调节CHOP信号通路,如内质网应激比较短暂或轻微,TRB3能通过与CHOP/ATF4的结合而使其失去功能,但持续的内质网应激将导致TRB3过表达而诱导细胞凋亡。
3.IRE1-JNK信号途径
尽管JNK对内质网应激导致细胞凋亡的作用还不清楚,但Gu等研究认为细胞经敲除蛋白酪氨酸磷酸酶1B后,不能激活IRE1-JNK途径而抵抗细胞的凋亡。ERS激活IRE1s后,招募肿瘤坏死因子受体相关因子-2(TNF recepto Rassociated factor 2,TRAF2),TRAF2激活凋亡信号调节激酶-1(apoptosis signal regulation kinase 1,ASK1),结果引起MKK/NK途径信号转导,诱导细胞凋亡。新研究证明,缺乏calpain的小鼠胚胎成纤维细胞能抵抗毒胡萝卜素和衣霉素诱导的凋亡。而这种抵抗作用又与caspase-12、9、3级联活化和ASK1/MKK4/JNK/C-Jun级联活化的缺陷有关,因此calpain对JNK的激活具有重要作用。
结语
综上所述,根据近年来的研究资料,各种原因导致内质网应激引起未折叠蛋白的蓄积或Ca2+稳态的失衡,均可导致内质网应激反应的发生,并通过激活其膜上的三个跨膜蛋白激酶而转导应激反应信号至细胞核。引起具有高度保守的自我保护信号通路的激活,以促进内质网腔的蛋白折叠和减少蛋白的合成,进而促使细胞的功能恢复。但程度过强或时间过长的内质网应激将诱导凋亡启动因子Caspase-12的表达,导致细胞凋亡的发生。ERS与很多因素所致疾病的发生、发展密切相关,常见有神经系统变性疾病、化学药物毒物中毒、糖尿病、肿瘤和病毒感染性疾病的发生、发展及细胞凋亡都密切相关。内质网应激反应介导的细胞凋亡是不同于死亡受体及线粒体途径的一种新的细胞凋亡途径,因此对ERS作用机制的深入研究,可使我们进一步加深对疾病细胞生物学自我调控的了解。根据引发ERS的机制及其自我调控机制,探寻疾病治疗的新靶点。以期对疾病采取一些有效的预防和治疗措施。随着研究的逐步深入,相信在国内外学者的共同努力下,会取得突破性的进展。