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Cell挑战原有观点:ESCRT样程序性细胞坏死

2017/04/19 来源:生物通/万纹
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导读
近期来自圣犹大儿童医院的研究人员提出了不同于传统观点的新发现,指出被称作ESCRT-III的蛋白能过修复质膜中的破裂而延缓或阻止坏死性凋亡。这种延缓让即将死亡的细胞有时间释放信号来提醒周围的细胞存在病毒感染。


神经细胞凋亡是由MLKL介导的细胞膜破坏引起的程序性细胞死亡高度炎症形式。近期来自圣犹大儿童医院(St. Jude Children's Research Hospital)的研究人员提出了不同于传统观点的新发现,指出被称作ESCRT-III的蛋白能过修复质膜中的破裂而延缓或阻止坏死性凋亡。这种延缓让即将死亡的细胞有时间释放信号来提醒周围的细胞存在病毒感染。

此前的研究指出坏死性凋亡中的“刽子手”是蛋白MLKL。当MLKL被坏死性凋亡机制激活时,它触发刺穿细胞的质膜,最终杀死该细胞。然而,在当前的这项研究中,这些研究人员发现了细胞如何能够在坏死性凋亡中存活下来。

研究人员证实细胞的质膜通过形成修复破裂质膜的“泡泡(bubble)”而能够自我修饰。这些修复泡是细胞释放出来的,用于修复质膜上因刺穿产生的漏洞。实验表明这组被称作ESCRT-III的蛋白负责形成这些修复泡。这项研究也揭示出ESCRT-III通过修复质膜中的破裂而延缓或阻止坏死性凋亡。这种延缓让即将死亡的细胞有时间释放信号来提醒周围的细胞存在病毒感染。

这些研究人员也发现激活MLKL并不会导致细胞存活不可恢复,而且ESCRT-III能够让受损的细胞复活。在与移植相关的实验中,这些研究人员测量了用于移植的肾脏组织样品中的活化MLKL蛋白水平。这些肾细胞在移植期间会经历应激,而且他们猜测它们会表现出坏死性凋亡的迹象。他们发现尽管在移植后,MLKL在这些肾细胞中受到激活,但是这些细胞并不会死亡,而且这种保护与拯救含有活性MLKL的细胞所必需的ESCRT-III的水平增加相关联。

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”。

程序性死亡的发现,使人们可以通过调控其发生过程而控制细胞生命,因此凋亡和自噬的研究受到极度的重视。但是近年来也发现坏死对机体的危害更为强烈,因此这一领域的研究也受到了科学家们的重视。

细胞坏死最初被认为是一类因病理而产生的被动死亡,这些细胞的膜通透性增高,致使细胞肿胀,细胞器变形或肿大,最后细胞破裂。因此被认为是无序的过程,无从进行调控,但是RIP1和RIP3调控研究改变了这种误解,在2005年,这种与死亡受体配基相关的程序性坏死被命名为“necroptosis”。

我们对于细胞坏死的理解,许多来自针对肿瘤坏死因子TNF诱导的细胞坏死过程,比如研究发现能诱生细胞凋亡的TNF-α ,FasL,如果用caspase的抑制剂或敲除caspase- 8后,这些因子不再引起细胞凋亡,而是引起坏死,这表明细胞坏死可以像凋亡那样,由特定因子启动,按照一定通路和程序发生。

此前,研究人员证实了RIP3的激酶活性是肿瘤坏死因子TNF-α诱导的细胞坏死过程中不可或缺的,当细胞坏死被诱导之后,RIP1、RIP3相互结合形成一个信号复合体,被称作“necrosome”。这一特殊的信号复合体怎样把坏死的信号传递下去并不清楚。今年这一方面获得了研究进展,NIBS的研究人员在Cell上接连发表两篇文章,发现一个名叫MLKL的蛋白在细胞坏死中起着关键性作用。

研究表明在RIP3介导的细胞坏死信号通路中,MLKL扮演着RIP3激酶其中一个底物的角色。与此同时,他们还筛选得到一个抑制细胞坏死的小分子化合物,通过特异识别MLKL阻止坏死信号的传导。另外,MLKL将“necrosome”与线粒体磷酸酶PGAM5相联系起来。PGAM5的激活可以导致成串排列的线粒体发生线性断裂,这一现象在细胞坏死发生的早期起到了非常重要的作用。

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