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Cell:发现蛋白激酶IKK抑制细胞调亡的新机制

来源:人民网
摘要:最新一期国际权威学术期刊Cell(《细胞》)发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所林安宁研究团队的最新成果,这也修改了为时15年的蛋白激酶IKK抑制肿瘤坏死因子(TNF)诱导细胞调亡的理论。蛋白激酶IKK是免疫应答、炎症反应、细胞存活和肿瘤发生的至为重要的调控因子。自1997年IKK被克隆以......

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最新一期国际权威学术期刊Cell (《细胞》)发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所林安宁研究团队的最新成果,这也修改了为时15年的蛋白激酶IKK抑制肿瘤坏死因子(TNF)诱导细胞调亡的理论。

蛋白激酶IKK是免疫应答、炎症反应、细胞存活和肿瘤发生的至为重要的调控因子。自1997年IKK被克隆以来,细胞信号转导领域的一个经典理论是IKK通过激活细胞转录因子(NF-kB)来抑制细胞凋亡, 从而调控许多重要的生理病理过程。根据这一理论,国外许多重要的制药公司都在积极研制调控IKK和NF-κB的药物, 以期治疗肿瘤和其它一些重大疾病。 但是,IKK和NF-kB有着极为重要的生理功能, 这些药物可能有较大的副作用。长期以来,研究人员一直试图发现IKK能否以一种不依赖NF-kB的方式来抑制细胞凋亡,但至今未能如愿。

林安宁研究团队的最新研究结果证明,除了激活NF-kB之外,IKK还需要抑制促凋亡因子BAD来抑制细胞凋亡。体内外研究结果表明,肿瘤坏死因子(TNF)诱导的细胞凋亡需要BAD的参与,从而揭示了TNF不仅能够激活细胞膜受体介导的凋亡通路,还能激活线粒体介导的凋亡通路。更为重要的是,在TNF刺激下,IKK基因敲除小鼠的胚胎成纤维细胞凋亡速率比NF-kB(RelA)基因敲除小鼠的胚胎成纤维细胞高得多。其原因是由于IKK基因敲除小鼠的细胞缺乏对BAD的抑制。IKK直接磷酸化BAD,使其失活。消除IKK介导的磷酸化促进BAD的促凋亡活性,加速体内外TNF诱导的细胞凋亡和小鼠死亡。因此,IKK通过2个截然不同但又相互协作的机制,即激活存活因子NF-kB和抑制促凋亡因子BAD,来阻止TNF诱导的细胞凋亡和小鼠死亡。

该成果对深入理解肿瘤坏死因子(TNF)信号转导通路具有重要意义,并为炎症和炎症诱导的肿瘤等重大疾病的治疗提供了新思路,使研究人员不仅可以从调控细胞存活因子(NF-kB)的角度,还可以从调控促凋亡因子(BAD)的角度来研发有效的治疗手段。

    当30年前“肿瘤坏死因子”被发现,人类对靠它实现癌细胞凋亡寄予厚望;然而,基于这个“明星因子”的现行抗癌路径,被证明存在较大不确定性与副作用。今天(24日),中科院生物化学与细胞生物学研究所在沪宣布:林安宁研究团队在“肿瘤坏死因子”的抗癌经典通路外,又发现一条新的“快捷通道”,有望大幅减少用药副作用。相关成果被最新一期国际权威学刊《细胞》发表。

    事实上,肿瘤坏死因子通过一条细胞信号通路,调控癌细胞凋亡。在这条通路上,扮演催化剂角色的蛋白激酶IKK是一位“关键先生”。有意思的是,IKK的缩略英文与指挥诺曼底登陆的五星上将艾森豪威尔的昵称“艾克”同音。学界此前已证实,IKK的下游信号分子是一种“细胞存活因子(NF-kB)”,与它一起来掌控细胞生死。而林安宁等人则发现了IKK留有另一条“路”,其下游还有另一种“促凋亡因子(BAD)”,与之联手同样对细胞凋亡具有调控作用。

    作为“艾克”IKK的发现者之一,美国科学院院士、著名分子细胞生物学家迈克尔·卡林教授指出,这项工作非常重要并令人激动,改变了15年来的IKK经典学说。

    “这两条通路,可谓殊途同归。”林安宁研究员介绍,尽管它们作用相同,但如果作为药物靶点,可能非经典的通路更为合理。原因或许在于:经典通路中,细胞转录因子(NF-kB)“打击面”太广,它牵涉到数百种基因调控,有着其它重要的生理功能,对“好细胞”、“坏细胞”均有影响,而且这一调控过程也相对缓慢;而非经典通路中,“促凋亡因子(BAD)”的调控作用更为专一,因而“副作用”就小,且实验表明,其调控作用最短在几分钟内便有显现。

    从治疗急性白血病的柔红霉素,到治疗恶性淋巴瘤的长春新碱,目前国外许多制药巨头都在积极研制调控“艾克”经典通路的药物,以期治疗肿瘤和其它重大疾病。但由于这些药物的副作用,长期以来研究人员都试图发现“艾克”另一种不依赖传统因子NF-kB的调控方式。林安宁表示,“艾克”确实有“两手”,这两个截然不同却又相互协作的机制,其实可以同时运转、互补互助、提升效率。

    “中科院上海生科院/交大医学院健康所”所长时玉舫研究员评价说,这项成果对深入理解肿瘤坏死因子的信号传导通路具有重要意义,为治疗炎症和炎症诱导的肿瘤等重大疾病提供了新思路,使研究人员不仅可从调控细胞存活因子(NF-kB)的角度,还可从调控促凋亡因子(BAD)的角度,研发更有效的治疗手段。

作者: 2013-1-25
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