清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院施一公教授實(shí)驗(yàn)室在《Genes&Development》發(fā)表名為“Mechanistic insights into CED-4-mediated activation of CED-3”的學(xué)術(shù)論文。本文的*作者黃渭蛟為生命學(xué)院的博士研究生。

細(xì)胞凋亡（程序性細(xì)胞死亡）與人的生長、發(fā)育、衰老以及死亡息息相關(guān)。臨床數(shù)據(jù)表明細(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)這一基本生命過程的了解，還可以對(duì) 開發(fā)新型抗癌、預(yù)防老年癡呆的藥物提供重要線索。

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

細(xì)胞凋亡從線蟲到人類都高度保守，當(dāng)細(xì)胞接收到凋亡信號(hào)后，通過一系列精細(xì)調(diào)控和傳遞后，下游的凋亡執(zhí)行者caspase家族蛋白（CED-3是其中一員）被激活從而誘導(dǎo)凋亡的發(fā)生。施一公教授領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室十五年來一直致力于對(duì)細(xì)胞凋亡調(diào)控機(jī)理的研究。但是這條通路上caspase蛋白被激活的具體機(jī)制至今仍不清晰。2010年施一公實(shí)驗(yàn)室解析了CED-4細(xì)胞凋亡小體八聚體的晶體結(jié)構(gòu)，是對(duì)CED-4介導(dǎo)的CED-3激活機(jī)制研究的重要突破，但是CED-3與CED-4的相互作用界面及機(jī)制仍然有待揭示。

施一公實(shí)驗(yàn)室論文通過解析CED-4凋亡小體與CED-3片段復(fù)合體的晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)合大量生物化學(xué)分析鑒定并證實(shí)了CED-4與CED-3相互作用的界面，發(fā)現(xiàn)CED-3通過L2’ loop上的一段疏水氨基酸與CED-4碗狀八聚體內(nèi)部的疏水空腔結(jié)合。這一實(shí)驗(yàn)證據(jù)改變了該領(lǐng)域此前一直認(rèn)為的Caspase與其激活蛋白僅僅通過各自N端CARD結(jié)構(gòu)域結(jié)合這一固有觀念。后續(xù)一系列生物化學(xué)研究證實(shí)CED-3-CED-4形成的穩(wěn)定復(fù)合體可以激活CED-3并提高其酶切活性，進(jìn)而執(zhí)行下游凋亡活動(dòng)。CED-3激活機(jī)制的研究為人類caspase家族蛋白激活機(jī)制提供了重要線索。