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墨尔本研究人员发现参与细胞程序性死亡的关键步骤,为包括狼疮,癌症和神经变性等疾病的治疗提供了新的方向。
由 Walter 和 Eliza Hall Institute研究所共同合作的研究小组发现,一种叫Bak的细胞死亡关键蛋白质的三维结构,并揭示导致细胞死亡的第一步。他们的研究发表在《细胞分子》和美国国家科学院论文集。
细胞程序性死亡,又称细胞凋亡,当身体清除不再需要的细胞时自然发生。化学信号通过激活细胞凋亡蛋白Bak和Bax,打破了细胞中的“能量工厂”,即线粒体死亡。当这个过程发生错误,就会产生有缺陷的细胞,例如癌细胞,可以继续存活,或者健康细胞的不必要的死亡,如阿尔茨海默氏病。
死亡蛋白质的可视化
通过使用澳大利亚同步加速器,Mr Jason Brouwer, Dr Peter Czabotar, Dr Ruth Kluck及其研究所生物结构学同事,研究Bak的结构发生怎样的变化,从而引发细胞死亡。这项研究发表在《细胞分子》上。
“了解蛋白质对细胞死亡的作用,是找到治疗疾病新方法的关键地方,”Czabotar博士说, “我们的研究表明:Bak是怎样从一个形状变到另一个形状来触发细胞凋亡。一旦细胞内的Bak被激活,它与另一Bak分子结合,形成"二聚体",然后就开始启动细胞凋亡。”
Czabotar博士表示,了解了细胞凋亡,研究人员将可以开发新的方法来治疗疾病。 “知道了这些蛋白质的结构,和它们在细胞中的作用,对于设计新的方法治疗疾病,是至关重要的。”
寻找“孔”的故事
Dana Westphal博士,Kluck博士,Grant Dewson博士,Jerry Adams教授和癌症的分子遗传学、细胞信号和细胞死亡的同事们,研究Bak和Bax蛋白二聚体是怎样连接到线粒体,然后对它们穿孔。这项研究发表在美国国家科学院论文集上。
Kluck博士表示,Bak和Bax蛋白二聚体是通过破坏线粒体表面的来穿孔,但其机制仍然知之甚少。 “细胞凋亡的关键阶段是关键蛋白从线粒体中释放,”她说, “科学家们原本认为Bak和Bax蛋白通过戳破线粒体膜,形成一个洞,但我们的研究表明,这不会发生。相反,这些蛋白质折叠到线粒体的油面,然后在表面慢慢聚集,直至孔的形成。 ”
“我们和其他人现在正在努力探索究竟如何将这些蛋白质结合在一起,破坏线粒体和触发细胞凋亡。通过这次重要的研究中,有了更深的了解,很有可能对于调节细胞凋亡来防治疾病,找到新的方法。”