线粒体酶如何引发细胞死亡

细胞色素c是一种小酶，在线粒体产生能量中起重要作用。它还涉及发出危险问题的信号，这些问题需要细胞凋亡或程序性细胞死亡。使用固态核磁共振，格罗宁根大学固态核磁共振波谱学副教授Patrick van der Wel及匹兹堡大学的同事们发现，细胞色素c诱导的信号比预期更有控制。结果于3月14日发表在“结构”杂志上。

如果细胞发生故障，身体想要在它们造成更多伤害之前摆脱它们。不同的信号可以驱使细胞通过细胞凋亡自我毁灭。广泛的程序性细胞死亡有助于神经退行性疾病如亨廷顿舞蹈病的发展。诱导细胞凋亡的强烈信号是心磷脂的氧化，心磷脂是一种磷脂，仅存在于细胞的发电站线粒体膜中。“线粒体有两个膜，这种心磷脂主要存在于内膜中，”Van der Wel解释道。“当它被氧化并移动到外膜时，就会引发细胞凋亡。”

原子

阻止心磷脂氧化的药物也可以减少细胞死亡，并可以减缓动物模型中亨廷顿舞蹈病的进展。然而，细胞通过细胞色素c的催化活性加速氧化过程，细胞色素c是一种含有反应性血红素基团的酶。“这表明氧化事件不是偶然的，但也可能是细胞有用和理想的信号，”Van der Wel解释说。

Van der Wel想要了解细胞色素c对心磷脂的氧化是如何通过研究酶与线粒体膜相互作用时的行为而发生的。为此，他使用了固态核磁共振，这种技术可以让科学家研究分子中的原子，如蛋白质或脂质。'通过核磁共振测量的原子信号受到原子周围环境的影响。因此，蛋白质形状的改变会改变信号。Van der Wel将溶液中的细胞色素c与膜结合细胞色素c进行比较，以了解与膜的相互作用如何改变其结构。

蛋白质循环

“我们预计蛋白质会在膜内，处于展开状态，暴露出反应性血红素组。”然后血红素会轻易氧化心磷脂。但是，结果显示出不同的结果。'酶不进入膜但与含有心磷脂的膜结构域结合，并保持折叠状态。然而，覆盖血红素组的蛋白质环有时会移开，将磷脂暴露于血红素组。

该观察结果表明，心磷脂在细胞凋亡中的作用在一定程度上受到调节，而不仅仅是对氧化条件的被动反应。这可能对细胞死亡起重要作用的疾病有影响。“如果细胞色素c的活性形式仍然被折叠，那么就有可能开发出阻止其氧化心磷脂的药物。”另一个可能的干预点是酶与特定膜结构域的结合。最后，线粒体的问题可以诱导细胞凋亡或仅受影响的线粒体的侵入性较小。“如果我们能够理解这种选择是如何做出的，那么我们也许能够影响这一过程。”

物料

结构论文中描述的实验是在匹兹堡大学进行的，Van der Wel去年在转学到格罗宁根大学之前就在那里工作。他现在正在Zernike先进材料研究所建立一个固态核磁共振组，该研究所是科学与工程学院的一部分。'这项技术也将用于研究蛋白质折叠的替代方法，例如，淀粉样蛋白的形成。这些蛋白质聚集体在神经退行性疾病中发挥作用，但它们也可用于设计新的功能材料。

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