摘要：研究人員首次描述了程序性細(xì)胞死亡或凋亡早期階段的獨(dú)特分子機(jī)制，這一過程在預(yù)防癌癥中起著至關(guān)重要的作用。
細(xì)胞凋亡對(duì)人類生命至關(guān)重要，它的破壞會(huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞生長(zhǎng)，對(duì)癌癥治療沒有反應(yīng)。在健康細(xì)胞中，它由兩種作用相反的蛋白質(zhì)Bax和Bcl-2調(diào)節(jié)。
可溶性Bax蛋白負(fù)責(zé)清除衰老或病變細(xì)胞，當(dāng)被激活時(shí)，它會(huì)穿過線粒體膜形成觸發(fā)程序性細(xì)胞死亡的孔。這可以被Bcl-2抵消，Bcl-2嵌入線粒體膜中，通過捕獲和隔離Bax蛋白來防止細(xì)胞過早死亡。
在癌細(xì)胞中，生存蛋白Bcl-2過量產(chǎn)生，導(dǎo)致細(xì)胞增殖不受抑制。雖然這一過程早已被認(rèn)為對(duì)癌癥的發(fā)展很重要，但直到現(xiàn)在，Bax和線粒體膜在細(xì)胞凋亡中的確切作用還不清楚。
STFC ISIS中子和介子源科學(xué)家、聯(lián)合主要作者Luke Clifton博士解釋說:“這項(xiàng)工作既提高了我們對(duì)基本哺乳動(dòng)物細(xì)胞過程的認(rèn)識(shí)，也為未來的研究開辟了令人興奮的可能性。了解細(xì)胞正常工作時(shí)的情況是了解癌細(xì)胞出了什么問題的重要一步，因此這可能為可能的治療打開大門。
圖1 科學(xué)家和主要作者Luke Clifton博士在牛津郡的ISIS中子和介子中心操作先進(jìn)的Offspec儀器，為研究產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)發(fā)生過程的實(shí)時(shí)圖像
該團(tuán)隊(duì)使用了一種稱為中子反射法的技術(shù)(使用先進(jìn)的ISIS Surf和Offspec儀器進(jìn)行)，使他們能夠研究Bax如何與線粒體膜中的脂質(zhì)相互作用。這是基于他們之前對(duì)膜結(jié)合Bcl2的研究。
利用SURF和OFFSPEC上的中子反射儀，他們能夠?qū)崟r(shí)研究在細(xì)胞凋亡的初始階段，蛋白質(zhì)與線粒體膜中存在的脂質(zhì)相互作用的方式。通過使用氘同位素標(biāo)記，他們首次確定，當(dāng)Bax形成孔隙時(shí)，它會(huì)從線粒體膜中提取脂質(zhì)，在線粒體表面形成脂質(zhì)-Bax簇。
通過使用時(shí)間分辨中子反射法結(jié)合ISIS生物實(shí)驗(yàn)室的表面紅外光譜，他們能夠看到這種孔隙形成發(fā)生在兩個(gè)階段。最初Bax在線粒體膜表面快速吸附，隨后緩慢形成破壞膜的孔和Bax-脂質(zhì)團(tuán)簇，這兩個(gè)過程同時(shí)發(fā)生。這種較慢的穿孔過程發(fā)生在幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間尺度上，與體內(nèi)細(xì)胞死亡相當(dāng)。
圖2 Bax蛋白孔隙的形成模型
這是科學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)直接證據(jù)，證明線粒體脂質(zhì)參與了由Bax蛋白引發(fā)的細(xì)胞死亡中的膜擾動(dòng)。
Luke Clifton博士繼續(xù)說道:“據(jù)我們所知，Bax啟動(dòng)細(xì)胞死亡的機(jī)制以前是不為人知的。一旦我們更多地了解Bax和Bcl-2之間的相互作用，以及它與這種機(jī)制的關(guān)系，我們就會(huì)對(duì)人類生命的基本過程有一個(gè)更完整的了解。這項(xiàng)工作真正展示了中子反射法在膜生物化學(xué)結(jié)構(gòu)研究中的能力。”
這一發(fā)現(xiàn)建立在該團(tuán)隊(duì)先前對(duì)膜結(jié)合Bcl-2分子機(jī)制的研究基礎(chǔ)上，從而更全面地了解細(xì)胞凋亡的早期階段。
尤梅夫大學(xué)的科學(xué)家Gerhard Gr?bner說:“這里的獨(dú)特發(fā)現(xiàn)不僅會(huì)對(duì)細(xì)胞凋亡研究領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，而且還將為探索Bax及其親屬作為癌癥治療的有趣靶點(diǎn)打開大門，比如通過調(diào)整它們的細(xì)胞殺傷潛力。”
ISIS計(jì)劃未來的研究進(jìn)一步闡明細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制，特別是Bax和Bcl-2之間的相互作用。希望這將產(chǎn)生見解，將開辟新的研究途徑，繼續(xù)發(fā)展我們對(duì)人類生命所必需的細(xì)胞過程的理解。
參考資料：
[1] Creation of distinctive Bax-lipid complexes at mitochondrial membrane surfaces drives pore formation to initiate apoptosis
摘要：研究人員首次描述了程序性細(xì)胞死亡或凋亡早期階段的獨(dú)特分子機(jī)制，這一過程在預(yù)防癌癥中起著至關(guān)重要的作用。
細(xì)胞凋亡對(duì)人類生命至關(guān)重要，它的破壞會(huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞生長(zhǎng)，對(duì)癌癥治療沒有反應(yīng)。在健康細(xì)胞中，它由兩種作用相反的蛋白質(zhì)Bax和Bcl-2調(diào)節(jié)。
可溶性Bax蛋白負(fù)責(zé)清除衰老或病變細(xì)胞，當(dāng)被激活時(shí)，它會(huì)穿過線粒體膜形成觸發(fā)程序性細(xì)胞死亡的孔。這可以被Bcl-2抵消，Bcl-2嵌入線粒體膜中，通過捕獲和隔離Bax蛋白來防止細(xì)胞過早死亡。
在癌細(xì)胞中，生存蛋白Bcl-2過量產(chǎn)生，導(dǎo)致細(xì)胞增殖不受抑制。雖然這一過程早已被認(rèn)為對(duì)癌癥的發(fā)展很重要，但直到現(xiàn)在，Bax和線粒體膜在細(xì)胞凋亡中的確切作用還不清楚。
STFC ISIS中子和介子源科學(xué)家、聯(lián)合主要作者Luke Clifton博士解釋說:“這項(xiàng)工作既提高了我們對(duì)基本哺乳動(dòng)物細(xì)胞過程的認(rèn)識(shí)，也為未來的研究開辟了令人興奮的可能性。了解細(xì)胞正常工作時(shí)的情況是了解癌細(xì)胞出了什么問題的重要一步，因此這可能為可能的治療打開大門。
圖1 科學(xué)家和主要作者Luke Clifton博士在牛津郡的ISIS中子和介子中心操作先進(jìn)的Offspec儀器，為研究產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)發(fā)生過程的實(shí)時(shí)圖像
該團(tuán)隊(duì)使用了一種稱為中子反射法的技術(shù)(使用先進(jìn)的ISIS Surf和Offspec儀器進(jìn)行)，使他們能夠研究Bax如何與線粒體膜中的脂質(zhì)相互作用。這是基于他們之前對(duì)膜結(jié)合Bcl2的研究。
利用SURF和OFFSPEC上的中子反射儀，他們能夠?qū)崟r(shí)研究在細(xì)胞凋亡的初始階段，蛋白質(zhì)與線粒體膜中存在的脂質(zhì)相互作用的方式。通過使用氘同位素標(biāo)記，他們首次確定，當(dāng)Bax形成孔隙時(shí)，它會(huì)從線粒體膜中提取脂質(zhì)，在線粒體表面形成脂質(zhì)-Bax簇。
通過使用時(shí)間分辨中子反射法結(jié)合ISIS生物實(shí)驗(yàn)室的表面紅外光譜，他們能夠看到這種孔隙形成發(fā)生在兩個(gè)階段。最初Bax在線粒體膜表面快速吸附，隨后緩慢形成破壞膜的孔和Bax-脂質(zhì)團(tuán)簇，這兩個(gè)過程同時(shí)發(fā)生。這種較慢的穿孔過程發(fā)生在幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間尺度上，與體內(nèi)細(xì)胞死亡相當(dāng)。
圖2 Bax蛋白孔隙的形成模型
這是科學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)直接證據(jù)，證明線粒體脂質(zhì)參與了由Bax蛋白引發(fā)的細(xì)胞死亡中的膜擾動(dòng)。
Luke Clifton博士繼續(xù)說道:“據(jù)我們所知，Bax啟動(dòng)細(xì)胞死亡的機(jī)制以前是不為人知的。一旦我們更多地了解Bax和Bcl-2之間的相互作用，以及它與這種機(jī)制的關(guān)系，我們就會(huì)對(duì)人類生命的基本過程有一個(gè)更完整的了解。這項(xiàng)工作真正展示了中子反射法在膜生物化學(xué)結(jié)構(gòu)研究中的能力。”
這一發(fā)現(xiàn)建立在該團(tuán)隊(duì)先前對(duì)膜結(jié)合Bcl-2分子機(jī)制的研究基礎(chǔ)上，從而更全面地了解細(xì)胞凋亡的早期階段。
尤梅夫大學(xué)的科學(xué)家Gerhard Gr?bner說:“這里的獨(dú)特發(fā)現(xiàn)不僅會(huì)對(duì)細(xì)胞凋亡研究領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，而且還將為探索Bax及其親屬作為癌癥治療的有趣靶點(diǎn)打開大門，比如通過調(diào)整它們的細(xì)胞殺傷潛力。”
ISIS計(jì)劃未來的研究進(jìn)一步闡明細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制，特別是Bax和Bcl-2之間的相互作用。希望這將產(chǎn)生見解，將開辟新的研究途徑，繼續(xù)發(fā)展我們對(duì)人類生命所必需的細(xì)胞過程的理解。
參考資料：
[1] Creation of distinctive Bax-lipid complexes at mitochondrial membrane surfaces drives pore formation to initiate apoptosis
