韩家淮教授最新JBC:细胞坏死关键因子

2013年4月28日 13:59:50 来源: 生物通
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  来自厦门大学生科院,浙江大学生科院等处的研究人员在之前的基础上,进一步揭示了细胞坏死关键因子:蛋白激酶RIP3的作用机制——RIP3-MLKL之间的相互作用在necrosomes形成过程中扮演了关键角色,这一点在人类和小鼠中均得到了证实。相关成果公布在JBC杂志上。

  文章的通讯作者是厦门大学生科院韩家淮教授,韩家淮教授的研究重点是在先天性免疫系统中细胞内信号的传导。研究方向包括:1.炎症反应及免疫性疾病的分子机制;2.应激(如辐射、许多化学致癌物、病原体感染、炎症因子与基因突变等)反应与癌症发生以及其它疾病的关系。

  细胞的死亡机制一直是生物医学研究的核心热点之一,目前公认的主要细胞死亡类型有三种,第一种是“坏死”,第二种是“凋亡”,第三种是“自噬”。凋亡和自噬均需要能量和合成新的蛋白质,是一个细胞自我调控的主动过程,因此也被称为“程序性死亡”。

  长期以来,人们对细胞凋亡的认识已经较为清楚,而细胞坏死的分子机制以及细胞凋亡与细胞坏死如何相互转换在科学界却仍然是个谜。韩教授课题组经过六年的研究发现,存在于人体内的一种名为RIP3的蛋白激酶能通过调节能量代谢,可以将肿瘤坏死因子诱导的细胞凋亡转换为细胞坏死。也就是说,这种蛋白激酶是细胞凋亡与坏死之间相互转换的一个分子“开关”,它通过调节能量代谢,会影响细胞选择不同的死亡方式。

  研究显示,人RIP3(hRIP3)的S227位置上的磷酸化能促进其与necrosome途径中hMLKL的相互作用——当细胞坏死被诱导之后,RIP1和RIP3相互结合形成一个被称作“necrosome”的信号复合体。

  在这篇文章中,韩教授等人发现TNF能诱导小鼠中RIP3(mRIP3)T231和S232位置的磷酸化,并且这种磷酸化过程也是mRIP3与 mMLKL相互走远的必需因子。mRIP3中的S232就对应于hRIP3中的S227 hRIP3,不过T231并不是保守性的,在人体中未发现。

  虽然人类和小鼠细胞坏死过程中都需要RIP3-MLKL相互作用,但是实验证明,hRIP3并不能与mMLKL相互作用,而mRIP3也不能与 hMLKL结合。这种种属特异性主要是取决于hRIP3和mRIP3磷酸化位点序列,以及磷酸化位点周围的序列。似乎RIP3-MLKL之间的相互作用,被选作了一种介导细胞坏死细胞的进化保守机制,尽管在不同的生物体中,同时出现了不同结构和机理的基础机制相互作用。

  此外,研究人员还进一步发现,RIP3与MLKL的相互作用能防止RIP3大规模异常聚集,因此也对于necrosomes这一淀粉样信号复合物意义重大。研究还显示necrosomes移位到线粒体相关膜(MAM)上,也需要RIP3与MLKL的相互作用。

  这些研究数据证明了RIP3-MLKL之间的相互作用在necrosomes形成过程中的重要性,从而指出necrosomes的MAM移位是细胞坏死进程的必要环节。

  2009年,韩家淮教授在回国仅一年的时间内完成了细胞坏死研究领域的一项关键性成果,他们发现NIH3T3细胞中,蛋白激酶RIP3是启动细胞凋亡或是细胞坏死的重要分子开关,并且在其他细胞中,细胞坏死程序也需要有RIP3的参与。RIP3不会影响RIP1介导的细胞凋亡,但是却会影响RIP1 介导的细胞坏死过程,RIP3能通过半胱天冬酶抑制剂zVAD增强细胞坏死作用。RIP3通过激活关键代谢酶的活性调节TNF介导的活性氧簇产量,活性氧簇能促进RIP3诱导细胞坏死。

  这些结果表明,细胞在受到死亡刺激后产生的应激能量代谢的调节对细胞选择自我凋亡和细胞坏死具有重要的意义。RIP3是调控细胞凋亡或是细胞坏死的生物学开关。