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新細(xì)胞凋亡機(jī)制的揭示研究或助抗癌研究

2010年05月04日 11:44:17人氣:797來(lái)源:上海源葉生物科技有限公司

來(lái)自清華大學(xué)生命*,醫(yī)學(xué)院生物膜與膜生物工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、蛋白質(zhì)科學(xué)*重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員揭示了重要凋亡因子CED-4細(xì)胞凋亡體的結(jié)構(gòu)與功能機(jī)理,并通過(guò)解析了CED-4與CED-3的復(fù)合物結(jié)構(gòu),初步揭示了CED-4調(diào)控CED-3的機(jī)理,這一研究成果公布在Cell雜志上,是清華大學(xué)今年發(fā)表的第二篇Cell文章。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是清華大學(xué)生命*施一公教授,和醫(yī)學(xué)院顏寧教授,他們?cè)趀gl-1,ced-9,ced-4和ced-3組成的程序性細(xì)胞死亡的線性調(diào)控通路方面進(jìn)行了多年的研究。

 

細(xì)胞凋亡(程序性細(xì)胞死亡)是在所有多細(xì)胞生物中起關(guān)鍵作用的基 本生命過(guò)程,細(xì)胞凋亡的異常會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重病變,比如癌癥、老年癡呆癥等等。因此揭示細(xì)胞凋亡的分子機(jī)理不僅可以加深我們對(duì)這一基本生命過(guò)程的了解,還可以對(duì) 開(kāi)發(fā)新型抗癌、預(yù)防老年癡呆的藥物起提供線索。

研究細(xì)胞凋亡的一個(gè)重要模式生物是秀麗線蟲(chóng)(Caenorhabditis elegans),MIT的Bob Horvitz教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組因?yàn)橥ㄟ^(guò)遺傳學(xué)揭示egl-1,ced-9,ced-4和ced-3組成的程序性細(xì)胞死亡的線性調(diào)控通路而獲得2002年的諾貝爾獎(jiǎng)。

施一公教授領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室一直致力于對(duì)細(xì)胞凋亡調(diào)控機(jī)理的研究。顏 寧教授的博士研究即因?yàn)榻沂綞GL-1、CED-9調(diào)控CED-4的機(jī)理而獲得2005年的“青年科學(xué)家獎(jiǎng)”(北美地區(qū)),這條通路上的下一個(gè)重要問(wèn)題 CED-4激活CED-3蛋白酶的分子機(jī)理一直不清楚。他們研究CED-4細(xì)胞凋亡體的結(jié)構(gòu)與功能近10年,中間一度陷入瓶頸狀態(tài)。直至2008年在清華 大學(xué),兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)密切合作成功解析了CED-4的3.8埃的晶體結(jié)構(gòu)。據(jù)知,這是施一公和顏寧回國(guó)之后合作解析的*個(gè)重要結(jié)構(gòu)。此后又歷經(jīng)十?dāng)?shù)次的 同步輻射數(shù)據(jù)收集,終于利用在上海同步輻射收集的數(shù)據(jù)把結(jié)構(gòu)修正到3.55埃,同時(shí)經(jīng)過(guò)近兩年的生化分析,初步揭示了CED-4調(diào)控CED-3的機(jī)理。

這項(xiàng)作顯示CED-4細(xì)胞凋亡體以八聚體的形式存在。 CED-4八聚體組成一個(gè)碗狀結(jié)構(gòu)。他們還解析了CED-4與CED-3的復(fù)合物結(jié)構(gòu),然而,盡管晶體中確實(shí)含有CED-3,結(jié)構(gòu)中卻看不到CED-3的 存在。晶體學(xué)分析顯示CED-3坐落于CED-4的碗中,其衍射密度因不對(duì)稱性而抵消。

基于結(jié)構(gòu)和生化實(shí)驗(yàn)結(jié)果,研究人員提出了CED-4激活CED-3的分 子機(jī)制模型:CED-4八聚體通過(guò)募集兩個(gè)CED-3分子到它的碗中而激活CED-3,CED-4的存在提高了CED-3的蛋白水解酶的活性,而執(zhí)行其殺 死細(xì)胞的功能。同時(shí),CED-4作為AAA+ ATPase家族的重要成員,該結(jié)構(gòu)顯示了與以往不同的AAA+ ATPase寡聚化形式,并揭示了NB-ARC(nucleotide-binding, Apaf-1,R proteins, and CED-4)家族蛋白結(jié)構(gòu)組織上的一些共同原則,為研究這一家族的植物抗性R蛋白以及發(fā)炎體(inflammasome)的結(jié)構(gòu)與功能提供了重要基礎(chǔ)。

 

 

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