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*新《Cell》同期刊发3篇中国科学家文章

5月7日出版的《Cell》同期刊发了中国科学家参与的三项研究成果,包括清华大学施一公教授研究组*新研究成果,浙江大学和南京大学合作完成的NLRC5蛋白研究,以及武汉病毒研究所参与完成的病毒侵入相关的研究。

Crystal Structure of the Caenorhabditis elegans ApoptosomeReveals an Octameric Assembly of CED-4

 

来自清华大学生命科学院,医学院生物膜与膜生物工程国家重点实验室、蛋白质科学教育部重点实验室的研究人员揭示了重要凋亡因子CED-4细胞凋亡体的结构与功能机理,并通过解析了CED-4与CED-3的复合物结构,初步揭示了CED-4调控CED-3的机理,这一研究成果公布在Cell杂志上,是清华大学今年发表的**篇Cell文章。

施一公教授领导的实验室一直致力于对细胞凋亡调控机理的研究。颜宁教授的博士研究即因为揭示EGL-1、CED-9调控CED-4的机理而获得2005年的“青年科学家奖”(北美地区),这条通路上的下一个重要问题CED-4激活CED-3蛋白酶的分子机理一直不清楚。他们研究CED-4细胞凋亡体的结构与功能近10年,中间一度陷入瓶颈状态。直至2008年在清华大学,两个实验室经过密切合作成功解析了CED-4的3.8埃的晶体结构。据知,这是施一公和颜宁回国之后合作解析的**个重要结构。此后又历经十数次的同步辐射数据收集,终于利用在上海同步辐射收集的数据把结构修正到3.55埃,同时经过近两年的生化分析,初步揭示了CED-4调控CED-3的机理。

这项作显示CED-4细胞凋亡体以八聚体的形式存在。CED-4八聚体组成一个碗状结构。他们还解析了CED-4与CED-3的复合物结构,然而,尽管晶体中确实含有CED-3,结构中却看不到CED-3的存在。晶体学分析显示CED-3坐落于CED-4的碗中,其衍射密度因不对称性而抵消。

基于结构和生化实验结果,研究人员提出了CED-4激活CED-3的分子机制模型:CED-4八聚体通过募集两个CED-3分子到它的碗中而激活CED-3,CED-4的存在提高了CED-3的蛋白水解酶的活性,而执行其杀死细胞的功能。同时,CED-4作为AAA+ ATPase家族的重要成员,该结构显示了与以往不同的AAA+ATPase寡聚化形式,并揭示了NB-ARC(nucleotide-binding, Apaf-1,R proteins, andCED-4)家族蛋白结构组织上的一些共同原则,为研究这一家族的植物抗性R蛋白以及发炎体(inflammasome)的结构与功能提供了重要基础。

 

NLRC5 Negatively Regulates the NF-B and Type I InterferonSignaling Pathways

来自贝勒医学院,南京大学生科院,浙江大学医学院等处的研究人员发现了一种能有效抑制机体的天然**和炎症反应的蛋白分子:NLRC5蛋白,这一分子可能成为未来**癌症和传染性**的有效分子靶点。这一研究成果公布在Cell杂志上,并且ScienceDaily也以“ASingle Protein Regulates Two Immune Pathways”为题,报道了这一成果。

这一研究对于阐释天然**和炎症反应调节过程的本质具有非常重要的意义,天然**系统主要通过NF-kB、I型干扰素来产生应急**反应,其信号的传递和各种**特别是癌症的发**展密切相关,而这里发现NLRC5蛋白能够抑制这两条信号传递的通路,有着一石二鸟的作用。

在这篇文章中,研究人员在对天然**系统中核苷酸结合寡聚结构域样受体(NLR)家族的成员——NLRC5的研究工作中,发现这一位于胞浆中的蛋白分子对于NF-kB和I型IFN通路的激活具有抑制作用。一方面,NLRC5能直接和NF-kB通路中的关键激酶IKKa和IKKb相结合,从而阻止其磷酸化而活化下游的转录因子p65;另一方面,NLRC5能结合胞内外源RNA受体RIG-I和MDA5,使其不能进行产生I型IFN通路的信号转导,从而抑制了IFN-a和IFN-b的产生。通过这两种机制,NLRC5能同时显著地抑制因这两条通路活化所产生的炎症反应。

此外,该研究还发现NLRC5本身的表达也是受NF-kB通路控制的,即NLRC5本身也是NF-kB通路的产物之一。在NF-kB通路被激活后,NLRC5的转录将在短短几小时内出现明显上调,而上调的NLRC5反过来又加强对NF-kB通路活性的抑制。这种负反馈环显现可以被理解为机体本身对于炎症反应的一种有效的“刹车”机制,使得对于病原体的炎症反应既不会过度,也不能持久。

这项研究对于阐释天然**和炎症反应调节过程的本质具有非常重要的意义。天然**系统主要调控三条信号通路:NF-kB通路、I型IFN通路和炎症小体通路,这些信号通路都和各种**特别是癌症的发**展密切相关,而这个研究发现NLRC5蛋白能够至少抑制NF-kB和I型IFN这两条通路,并且显著抑制炎症反应的发生。因为慢性炎症是导致癌症的主要原因之一,而NLRC5很可能就具有抑制过度的,不适当的炎症反应,进而抑制癌症产生的功能,所以它将可能成为我们发展**疗法**癌症的一个理想分子靶点。
 

3.3 ? Cryo-EM Structure of a Nonenveloped Virus Reveals aPriming Mechanism for Cell Entry

来自加州大学洛杉矶分校,中科院武汉病毒研究所的研究人员利用单颗粒低温电子显微技术(single-particlecryo-electron microscopy)获得了分辨率为3.3 ?的无包被病毒结构,并由此分析了此类病毒侵入的特点和机制。

无包被病毒为了能进入细胞,需要经由一个休眠到初免的过程,但是相对与包被病毒,比如流感病毒,科学家们对于无包被病毒的膜侵入机制了解的并不多。

在这篇文章中,研究人员通过单颗粒低温电子显微技术获得了分辨率为3.3?的,一种水生呼肠孤病毒(aquareovirus)颗粒结构,并通过这一结构分析发现,无包被病毒在初免过程中,膜侵入蛋白会自动剪切,形成一种疏水囊状结构,为病毒侵入作准备。这对于了解无包被病毒的侵入机制,以及一些**防治具有重要意义。