Science:揭示细胞死亡命运操控子
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Science:揭示细胞死亡命运操控子

程序性坏死(Programmed necrosis)是在许多炎症性疾病如先天抗病毒反应和动脉粥样硬化中起重要作用的一种细胞死亡形式。这一过程以细胞肿胀,最终破裂释放内容物到环境中触发炎症为特征。最初人们认为坏死性凋亡是对非特异性压力产生的一种非调控性反应。现在了解到其受到与凋亡(apoptosis)调控有交集的一些信号通路控制。凋亡是一种特征明确的程序性细胞死亡机制,其相对干净,不会触发任何的炎症反应。确定细胞屈从于其中一种细胞死亡形式的机制,有可能引导开发出针对急性和慢性疾病的新治疗策略。

在3月21日《科学》(Science)杂志上的一篇新研究论文中,来自美国基因泰克公司(Genentech)的研究人员阐明了两种细胞死亡机制是如何发生交集的,并发现破坏其中一个过程会导致令人惊讶的结果——让细胞死于另一种形式。

在凋亡过程中,细胞响应 TNFR 家族成员——“死亡受体”激活内部蛋白酶 caspases 摧毁自身。坏死性凋亡则依赖于受体相互作用蛋白激酶RIPK1和 RIPK3 。这些酶可以响应 TNFR 、 Toll 样受体TLR3、TLR4以及T细胞抗原受体(TCR)。当某些凋亡机制蛋白 caspase 8 或其激活子Fadd受到抑制时,细胞对坏死性凋亡敏感。当缺乏活化 caspase 8 时,RIPK1磷酸化并激活 RIPK3 , RIPK3 转而磷酸化MLKL蛋白导致质膜破裂,细胞坏死。

一些小鼠研究表明遗传失活 RIPK3 可以纠正组织特异性Fadd或 caspase 8 缺陷引起的许多炎症性疾病。同样,在缺失 RIPK3 的小鼠中由药物或缺血-再灌注触发的损伤诱导性炎症得到改善。这些结果指明了抑制 RIPK3 的激酶功能是针对急性和慢性炎症性疾病一种有潜力的治疗策略。

为了验证这一治疗方法的可行性,基因泰克公司的 Kim Newton 等通过在 RIPK3 的 161 位点用天冬酰胺替换天冬氨酸( RIPK3-D161N )构建出了表达丧失酶活性 RIPK3 的遗传工程小鼠。令人惊讶的是,缺失 RIPK3 小鼠活着,表达 RIPK3-D161N 因卵黄囊异常脉管发育而死于孕中期。这一表型让人联想到缺失Fadd或 caspase 8 的小鼠。在胚胎发育过程中缺失Fadd或 caspase 8 会死于广泛坏死, RIPK3-D161N 小鼠死亡则是由广泛的caspase依赖性的凋亡引起。

对此, Newton 等提供了一种解释: RIPK3 可有可能通过磷酸化并失活一种底物,阻止了 Fadd-caspase 8-RIPK1- RIPK3 死亡诱导复合体组装,由此阻碍了凋亡诱导的细胞死亡。而失活的 RIPK3 形式(D161N)通过发生构象改变促进这一复合体组装而刺激了凋亡。因此,尽管重叠的一组蛋白:Fadd、 caspase 8 、RIPK1和 RIPK3 参与了坏死性凋亡和 RIPK3-D161N 诱导的凋亡,驱动这两种细胞死亡反应的分子机制并不相同。

尽管 RIPK3 最初被确定为凋亡的诱导因子,有令人信服的证据表明 RIPK3 没有参与死亡受体诱导的凋亡。 Newton 等证实除开这一机制, RIPK3 实际上发挥了凋亡调控因子作用。从这一意义上说, RIPK3 生物学等于是兜了个圈又回到了原地。确定 RIPK3 依赖性凋亡的诱导机制,以及它是否发挥独特的生理功能是一个挑战。

原文检索:

Kim Newton , Debra L. Dugger, Katherine E. Wickliffe, Neeraj Kapoor, M. Cristina de Almagro,Domagoj Vucic, Laszlo Komuves, Ronald E. Ferrando, Dorothy M. French, Joshua Webster,Merone Roose-Girma, Søren Warming, and Vishva M. Dixit. Activity of Protein Kinase RIPK3 Determines Whether Cells Die by Necroptosis or Apoptosis. Science, 21 March ; 20 February 2014; DOI:10.1126/science.1249361

原文出处:http://www.bio360.net/news/show/9499.html