近日來(lái)自清華大學(xué)的研究人員揭示了果蠅細胞凋亡抑制因子DIAP1的結構與功能機理，并通過(guò)解析DIAP1、BIR1與drICE復合物結構，初步揭示了DIAP1調控drICE的機理。這一研究成果發(fā)表在《自然—通訊》(Nature Communications)雜志上。

 

文章的通訊作者是清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長(cháng)施一公教授，其研究組主要致力于運用結構生物學(xué)和生物化學(xué)的手段研究腫瘤發(fā)生和細胞凋亡的分子機制。另外兩位作者分別是王佳偉（Jiawei Wang）和李曉春（Xiaochun Li）。

 

DIAP1是果蠅的一個(gè)重要細胞凋亡抑制因子，不僅調控細胞死亡，而且也參與細胞分化、蛋白翻轉和細胞循環(huán)進(jìn)程等過(guò)程的信號傳導調控。當DIAP1處于自抑構象時(shí)則無(wú)法抑制效應caspase（effector caspase）drICE的活性。drICE在A(yíng)sp20處切割DIAP1使得DIAP1自抑制構象改變，cleaved DIAP1進(jìn)而結合到成熟drICE上抑制drICE蛋白酶活性，促使drICE泛素化。凋亡誘導因子Reaper, Hid和Grim (RHG)能夠阻止DIAP1介導的drICE抑制作用。在細胞中這些凋亡調控通路受到精確地調控。然而目前科學(xué)家們對于DIAP1介導的drICE抑制作用的分子機制還并不是很清楚。

 

在這篇文章中，研究人員首先確定了uncleaved DIAP1–BIR1的X-射線(xiàn)晶體結構，這一分辨率為2.4 ?的結構顯示DIAP1是通過(guò)氨基末端序列與BIR1保守溝槽結合形成自抑構象的。隨后研究人員又解析了活性drICE與cleaved DIAP1–BIR1結合形成的復合物3.5 ?的晶體結構，初步揭示了DIAP1介導的drICE抑制作用機理。此外，結合大量的生化實(shí)驗數據，研究人員鑒別了調控DIAP1, drICE和RHG蛋白相互作用的決定因子。這些研究發(fā)現為深入地研究細胞凋亡調控機制提供了重要的實(shí)驗基礎數據。

 

施一公是世界著(zhù)名的結構生物學(xué)家，其課題組長(cháng)期從事腫瘤抑制因子和細胞凋亡調節蛋白、重大疾病相關(guān)膜蛋白以及胞內生物大分子機器的結構與功能研究。不久前，施一公課題組在原核細胞蛋白酶體調節亞基MecA-ClpC復合物的晶體結構與功能的研究中取得重大突破，這一研究成果公布在Nature雜志上。

 

ATP依賴(lài)的可調控蛋白質(zhì)水解廣泛存在于大多數生命體中，對于及時(shí)清除機體內的垃圾蛋白以及調節蛋白具有十分重要的作用。原核生物中負責這一功能的蛋白酶體由調節亞基-Clp/Hsp100家族成員同催化亞基ClpP兩部分組成。研究發(fā)現，Clp/Hsp100家族蛋白都是以六聚體形式執行功能。ClpC是Clp/Hsp100家族的重要成員，含有兩個(gè)AAA＋(ATPases associated with diverse cellular activities)結構域（核酸結合結構域），與該家族其它成員不同的是，ClpC的六聚體形成及其進(jìn)一步的激活需要接頭蛋白MecA的參與。利用ATP水解的能量，激活后的六聚體MecA-ClpC分子能夠去折疊特異性蛋白質(zhì)底物，并將生成的去折疊多肽鏈轉運到ClpP中降解。但是，MecA如何介導ClpC形成六聚體并激活ClpC的分子機制一直都沒(méi)有明確的解釋。

 

自2007年6月起，施一公教授領(lǐng)導的該課題組一直致力于對原核細胞內蛋白酶體調控機理的研究。經(jīng)過(guò)3年多的艱辛努力，該課題組首次解析了枯草芽孢桿菌內蛋白酶體調節亞基MecA-ClpC復合物的三個(gè)相關(guān)晶體結構，并結合大量的生化實(shí)驗數據，揭示了六聚體MecA-ClpC復合物的組裝方式，闡明了MecA介導ClpC激活的分子機理，并提供了MecA-ClpC執行功能的結構基礎。這些發(fā)現對揭密其它Clp/Hsp100分子機器的組裝方式也有很好的借鑒作用，并且為研究真核生物內更為復雜的泛素－蛋白酶體系統提供了方法論和實(shí)驗基礎。（來(lái)源：生物通 何嬙）