如何证明线粒体参与了细胞凋亡

如何证明线粒体参与了细胞凋亡

线粒体在细胞凋亡过程中最重要的一点在于它可释放能够激活Caspases的蛋白。在无细胞的体系中，自发的、可以由Bcl-2抑制的染色质聚集和DNA片段化依赖于线粒体的存在，进而发现实际上是依赖于Cyto-c从线粒体中的释放。从线粒体释放的Cyto-c与Apaf-1、Procaspase 9结合在一起形成"凋亡体"（Apoptosome），其结果是Caspase 9的激活。除Cyto- c之外，线粒体还可释放其它介导细胞凋亡的分子：Procaspase 3和AIF（Apoptosis-inducing factor）。AIF在体外可作用于Procaspase 3，并且其本身可能就是一个Caspase。

线粒体发生上述改变的机制在于线粒体膜上一种叫PT通道（Permeability transiton pore，又叫Megachennal）的形成。线粒体在细胞凋亡中的重要性还在于它与Bcl-2基因家族之间的关系。实际上，很多Bcl-2家族的蛋白如BCL-2、BAX、BCL-XL等都定位于线粒体膜上。而且实验证实，BCL-2家族蛋白可以影响PT通道开放及其Cyto-c、AIF的释放，还可以改变线粒体外膜的通透性。

线粒体在细胞凋亡中的重要性： 如前所述，在诸如细胞毒药物诱导细胞凋亡的信号转导途径中，线粒体在促凋亡信号和Caspases激活之间起着不可替代的作用。实际上， 线粒体在细胞凋亡中的作用远不止此。线粒体在细胞凋亡中的作用包括：释放Caspases激活因子如Cyto-c；丧失电子转移功能并减少能量的产生；线粒体跨膜电位的消失以及与BCL-2蛋白家族促凋亡和抑制凋亡功能相关等方面。甚至有人提出：线粒体在细胞凋亡中起着决定性的作用。实验证明，γ辐射、Ceramide（凋亡信号转导中的重要分子，介于促凋亡信号和凋亡过程之间）、Fas与配体结合等均可导致线粒体在电子转移方面功能的紊乱，从而影响呼吸链，ATP产量下降。这种能量代谢上的障碍主要发生在细胞凋亡的晚期。

线粒体在细胞凋亡过程中最重要的一点在于它可释放能够激活Caspases的蛋白。在无细胞的体系中，自发的、可以由Bcl-2抑制的染色质聚集和DNA片段化依赖于线粒体的存在，进而发现实际上是依赖于Cyto-c从线粒体中的释放。从线粒体释放的Cyto-c与Apaf-1、Procaspase 9结合在一起形成"凋亡体"（Apoptosome），其结果是Caspase 9的激活。除Cyto- c之外，线粒体还可释放其它介导细胞凋亡的分子：Procaspase 3和AIF（Apoptosis-inducing factor）。AIF在体外可作用于Procaspase 3，并且其本身可能就是一个Caspase。

线粒体发生上述改变的机制在于线粒体膜上一种叫PT通道（Permeability transiton pore，又叫Megachennal）的形成。线粒体在细胞凋亡中的重要性还在于它与Bcl-2基因家族之间的关系。实际上，很多Bcl-2家族的蛋白如BCL-2、BAX、BCL-XL等都定位于线粒体膜上。而且实验证实，BCL-2家族蛋白可以影响PT通道开放及其Cyto-c、AIF的释放，还可以改变线粒体外膜的通透性。

线粒体膜电位变化的检测：

在凋亡研究的早期，从形态学观测上线粒体没有明显的变化。随着凋亡机制研究的深入，发现线粒体凋亡也是细胞凋亡的重要组成部分，发生很多生理生化变化。例如，在受到凋亡诱导后线粒体转膜电位会发生变化，导致膜穿透性的改变。MitoSensorTM，一个阳离子性的染色剂，对此改变非常敏感，呈现出不同的荧光染色。正常细胞中，它在线粒体中形成聚集体，发出强烈的红色荧光。凋亡细胞中，因线粒体穿膜电位的改变，它以单体形式存在于细胞液中，发出绿色荧光。用荧光显微镜或流式细胞仪可清楚地分辨这两种不同的荧光信号。CLONTECH公司的ApoAlert Mitochondrial Membrane Sensor Kit就采用这种原理来检测线粒体膜电位的变化。但是，这种方法不能区分细胞凋亡或其他原因导致的线粒体膜电位的变化。