科學家揭示了防止癌癥擴散的細胞過程的新細節

來源：作者：人氣：-發表時間：2023-06-06 13:51:00【大中小】

摘要：研究人員首次描述了程序性細胞死亡或凋亡早期階段的獨特分子機制，這一過程在預防癌癥中起著至關重要的作用。

細胞凋亡對人類生命至關重要，它的破壞會導致癌細胞生長，對癌癥治療沒有反應。在健康細胞中，它由兩種作用相反的蛋白質Bax和Bcl-2調節。

可溶性Bax蛋白負責清除衰老或病變細胞，當被激活時，它會穿過線粒體膜形成觸發程序性細胞死亡的孔。這可以被Bcl-2抵消，Bcl-2嵌入線粒體膜中，通過捕獲和隔離Bax蛋白來防止細胞過早死亡。

在癌細胞中，生存蛋白Bcl-2過量產生，導致細胞增殖不受抑制。雖然這一過程早已被認為對癌癥的發展很重要，但直到現在，Bax和線粒體膜在細胞凋亡中的確切作用還不清楚。

STFC ISIS中子和介子源科學家、聯合主要作者Luke Clifton博士解釋說:“這項工作既提高了我們對基本哺乳動物細胞過程的認識，也為未來的研究開辟了令人興奮的可能性。了解細胞正常工作時的情況是了解癌細胞出了什么問題的重要一步，因此這可能為可能的治療打開大門。

圖1 科學家和主要作者Luke Clifton博士在牛津郡的ISIS中子和介子中心操作先進的Offspec儀器，為研究產生細胞內發生過程的實時圖像

該團隊使用了一種稱為中子反射法的技術(使用先進的ISIS Surf和Offspec儀器進行)，使他們能夠研究Bax如何與線粒體膜中的脂質相互作用。這是基于他們之前對膜結合Bcl2的研究。

利用SURF和OFFSPEC上的中子反射儀，他們能夠實時研究在細胞凋亡的初始階段，蛋白質與線粒體膜中存在的脂質相互作用的方式。通過使用氘同位素標記，他們首次確定，當Bax形成孔隙時，它會從線粒體膜中提取脂質，在線粒體表面形成脂質-Bax簇。

通過使用時間分辨中子反射法結合ISIS生物實驗室的表面紅外光譜，他們能夠看到這種孔隙形成發生在兩個階段。最初Bax在線粒體膜表面快速吸附，隨后緩慢形成破壞膜的孔和Bax-脂質團簇，這兩個過程同時發生。這種較慢的穿孔過程發生在幾個小時的時間尺度上，與體內細胞死亡相當。

圖2 Bax蛋白孔隙的形成模型

這是科學家們首次發現直接證據，證明線粒體脂質參與了由Bax蛋白引發的細胞死亡中的膜擾動。

Luke Clifton博士繼續說道:“據我們所知，Bax啟動細胞死亡的機制以前是不為人知的。一旦我們更多地了解Bax和Bcl-2之間的相互作用，以及它與這種機制的關系，我們就會對人類生命的基本過程有一個更完整的了解。這項工作真正展示了中子反射法在膜生物化學結構研究中的能力。”

這一發現建立在該團隊先前對膜結合Bcl-2分子機制的研究基礎上，從而更全面地了解細胞凋亡的早期階段。

尤梅夫大學的科學家Gerhard Gröbner說:“這里的獨特發現不僅會對細胞凋亡研究領域產生重大影響，而且還將為探索Bax及其親屬作為癌癥治療的有趣靶點打開大門，比如通過調整它們的細胞殺傷潛力。”

ISIS計劃未來的研究進一步闡明細胞凋亡的分子機制，特別是Bax和Bcl-2之間的相互作用。希望這將產生見解，將開辟新的研究途徑，繼續發展我們對人類生命所必需的細胞過程的理解。

參考資料：

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


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此文關鍵字：細胞死亡凋亡早期分子機制

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