在细胞毒药物诱导细胞凋亡的信号转导途径中,线粒体在促进细胞凋亡信号和Caspases激活之间起着不可替代的作用。线粒体在细胞凋亡中的作用包括:释放Caspases激活因子如Cyto-c(细胞色素-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(B淋巴细胞瘤/白血病-2)蛋白家族促进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,介于促进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(凋亡蛋白酶激活因子-1)、Procaspase 9(半胱天冬酶前体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 ......