科学家揭示了防止癌症扩散的细胞过程的新细节

来源：作者：人气：-发表时间：2023-06-06 13:51:00【大中小】

摘要：研究人员首次描述了程序性细胞死亡或凋亡早期阶段的独特分子机制，这一过程在预防癌症中起着至关重要的作用。

细胞凋亡对人类生命至关重要，它的破坏会导致癌细胞生长，对癌症治疗没有反应。在健康细胞中，它由两种作用相反的蛋白质Bax和Bcl-2调节。

可溶性Bax蛋白负责清除衰老或病变细胞，当被激活时，它会穿过线粒体膜形成触发程序性细胞死亡的孔。这可以被Bcl-2抵消，Bcl-2嵌入线粒体膜中，通过捕获和隔离Bax蛋白来防止细胞过早死亡。

在癌细胞中，生存蛋白Bcl-2过量产生，导致细胞增殖不受抑制。虽然这一过程早已被认为对癌症的发展很重要，但直到现在，Bax和线粒体膜在细胞凋亡中的确切作用还不清楚。

STFC ISIS中子和介子源科学家、联合主要作者Luke Clifton博士解释说:“这项工作既提高了我们对基本哺乳动物细胞过程的认识，也为未来的研究开辟了令人兴奋的可能性。了解细胞正常工作时的情况是了解癌细胞出了什么问题的重要一步，因此这可能为可能的治疗打开大门。

图1 科学家和主要作者Luke Clifton博士在牛津郡的ISIS中子和介子中心操作先进的Offspec仪器，为研究产生细胞内发生过程的实时图像

该团队使用了一种称为中子反射法的技术(使用先进的ISIS Surf和Offspec仪器进行)，使他们能够研究Bax如何与线粒体膜中的脂质相互作用。这是基于他们之前对膜结合Bcl2的研究。

利用SURF和OFFSPEC上的中子反射仪，他们能够实时研究在细胞凋亡的初始阶段，蛋白质与线粒体膜中存在的脂质相互作用的方式。通过使用氘同位素标记，他们首次确定，当Bax形成孔隙时，它会从线粒体膜中提取脂质，在线粒体表面形成脂质-Bax簇。

通过使用时间分辨中子反射法结合ISIS生物实验室的表面红外光谱，他们能够看到这种孔隙形成发生在两个阶段。最初Bax在线粒体膜表面快速吸附，随后缓慢形成破坏膜的孔和Bax-脂质团簇，这两个过程同时发生。这种较慢的穿孔过程发生在几个小时的时间尺度上，与体内细胞死亡相当。

图2 Bax蛋白孔隙的形成模型

这是科学家们首次发现直接证据，证明线粒体脂质参与了由Bax蛋白引发的细胞死亡中的膜扰动。

Luke Clifton博士继续说道:“据我们所知，Bax启动细胞死亡的机制以前是不为人知的。一旦我们更多地了解Bax和Bcl-2之间的相互作用，以及它与这种机制的关系，我们就会对人类生命的基本过程有一个更完整的了解。这项工作真正展示了中子反射法在膜生物化学结构研究中的能力。”

这一发现建立在该团队先前对膜结合Bcl-2分子机制的研究基础上，从而更全面地了解细胞凋亡的早期阶段。

尤梅夫大学的科学家Gerhard Gröbner说:“这里的独特发现不仅会对细胞凋亡研究领域产生重大影响，而且还将为探索Bax及其亲属作为癌症治疗的有趣靶点打开大门，比如通过调整它们的细胞杀伤潜力。”

ISIS计划未来的研究进一步阐明细胞凋亡的分子机制，特别是Bax和Bcl-2之间的相互作用。希望这将产生见解，将开辟新的研究途径，继续发展我们对人类生命所必需的细胞过程的理解。

参考资料：

[1] Creation of distinctive Bax-lipid complexes at mitochondrial membrane surfaces drives pore formation to initiate apoptosis


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此文关键字：细胞死亡凋亡早期分子机制