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《自然》确定一种新的死亡分子 精选

已有 6266 次阅读 2016-11-8 08:34 |个人分类:自然科学|系统分类:海外观察

DNA一般的形式是右手螺旋,但是也存在非常少量的左手螺旋,这种左手螺旋的DNA就是Z-DNA。Z-DNA1979年被Rich等人发现,它处于高能状态而不稳定,不同于传统的B-DNAZ-DNA以其特殊的构象和重要生物学功能越来越受到人们关注,与其作用相关的Z-DNA结合蛋白也备受关注。Z-DNA是一种左手螺旋的双链DNA,其糖磷酸骨架排列呈Z型。在Z-DNA结构中,嘌呤与嘧啶的交替排列,嘌呤是顺式构象,而嘧啶是反式构象,这样交替的顺反式构象就Z-DNA的骨架呈Z型,B-DNA的嘌呤和嘧啶则都是反式构象。Z-DNA是一种高能的DNA,形成短暂,很容易变回B-DNAZ-DNA有其特殊的序列和形成条件,其重要生物学功能也逐渐被揭开面纱,在基因调控、肿瘤发生与病毒感染中都有重要作用。Z-DNA异常和自身免疫疾病、老年性痴呆、血液病和癌症有密切关系。


最新《自然》背靠背发表两篇研究论文,科隆大学遗传学研究所学者发现Z-DNA结合蛋白1(ZBP1)是一种重要的调节细胞程序性坏死的分子,这种分子诱导细胞坏死的作用可以被RIPK1阻断,这样就把细胞死亡最重要的中间环节提供了分子细节的描述,RIPK1和RIPK3相互作用是启动细胞坏死和细胞凋亡的重要转换器,但是这种作用似乎只有激活效应,缺乏阻断机制,任何细胞内重要生物过程都必然存在激活和抑制机制,只有这样才能不至于导致系统失去稳态,导致灾难后果。一种生物效应启动的同时可以启动阻断系统,这样能让整个系统运行更加平稳。

受体相互作用蛋白激酶1(RIPK1)是细胞坏死和炎症反应的关键调节分子。RIPK1激活后可以诱导caspase-8途径的细胞凋亡和RIPK3/MLKL依赖途径细胞程序性坏死。有意思的是,无激酶活性RIPK1则抑制细胞凋亡和细胞坏死,这是胚胎发育晚期和上皮细胞屏障形成的关键机制(胚胎发育晚期和上皮组织不希望过度炎症和细胞坏死,是采样这种炎症和细胞死亡刹车系统)。

但是RIPK1与RIPK3/MLKL相互作用的分子机制仍然不十分清楚。最新研究发现,RIPK1抑制上皮炎症是通过抑制ZBP1介导的RIPK3/MLKL依赖细胞程序坏死。上皮细胞RIPK1基因缺乏小鼠可以发生角化细胞程序性坏死和皮肤炎症,联合ZBP1缺陷则能抑制这些效应。选择性突变RIPK1基因中保守RIP同型相互作用序列(RIPK1mRHIM)能导致动物出生前后死亡,这种后果可以被RIPK3、MLKL或 ZBP1基因缺陷反转。角质上皮细胞特异性RIPK1mRHIM可以诱导皮肤炎症反应,这种炎症反应可以被MLKL或ZBP1基因缺陷逆转。

机制研究中,研究人员发现ZBP1可以与RIPK1mRHIM角质上皮细胞磷酸化RIPK3强烈结合,结果提示RIPK1分子中RHIM能抑制ZBP1与RIPK3的结合激活效应。研究说明,未激活RIPK1通过抑制ZBP1诱导的上皮细胞程序性坏死和炎症反应,是避免胚胎发育晚期发生致死性皮肤坏死和炎症的基础。研究确定ZBP1不仅是一种抗病毒免疫分子,也在程序性坏死相关炎症反应中发挥关键调节作用。

过去研究发现,Z-DNA形成是一个动态过程,ZBP1能识别细胞质中DNA,这是一种抗病毒机制。细胞内DNA通常只分布在细胞核,但是一旦发生病毒感染,病毒的生命周期通常包括在细胞质中暴露出DNA,细胞依靠ZBP1识别病毒DNA。一旦ZBP1与病毒DNA结合,就可以被激活并启动细胞表达抗病毒β干扰素等细胞因子,实现抗病毒作用。最新研究发现,ZBP1是启动细胞程序性坏死的关键分子,那么这也可以理解为细胞抗病毒的极端模式,通过牺牲自我达到破坏病毒继续感染其他细胞的目的。



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