细胞是如何“自我毁灭”的？

       细胞的自我消除是所有生物体的重要过程。众所周知，细胞在生物体中会不断的自我清除，这是一个生物体非常重要的生命过程，当细胞受损或感染病毒或细菌时，它们会采用“自我毁灭”程序。

图源：百度百科

       这对于生物体来说，是一个相当重要的机制，这种重要的机制可以防止肿瘤的潜在生长，并防止有害病原体在全身的传播。

       普遍的人都会认为细胞在生命结束时只是破裂和死亡。然而现在，研究人员又有新发现。巴塞尔大学生物中心、洛桑大学和苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系(D-BSSE)的研究人员对细胞死亡的最后一步提供了新的见解。

       蛋白质在细胞膜中起断裂点的作用

       在科学杂志《Nature》上，巴塞尔大学生物中心、洛桑大学和苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系(D-BSSE)的研究人员描述了一种名为ninjurin-1的蛋白质是如何组装成细丝的，细丝像拉链一样工作，打开细胞膜，从而导致细胞解体。这一新发现是理解细胞死亡的一个重要里程碑。

       各种信号，如细菌成分，触发细胞死亡机制。在这个过程的最后阶段，细胞的保护膜被允许离子流入细胞的微小孔破坏。

       巴塞尔大学生物中心一个研究小组的负责人Sebastian Hiller教授解释说:“通常的理解是，细胞会随着渗透压的增加而膨胀，直到最终破裂。我们现在正在研究细胞是如何破裂的。蛋白质ninjurin-1不会像气球一样爆裂，而是在细胞膜上提供一个突破点，导致特定部位破裂。”

       科学家们利用高灵敏度显微镜和核磁共振光谱学等先进技术，已经能够阐明ninjurin-1在单个原子水平上诱导膜破裂的机制。ninjurin-1是一种嵌入细胞膜的小蛋白质。

       该研究的第一作者、瑞士纳米科学研究所博士学院的博士生Morris Degen解释说:“接到自杀命令后，两个ninjurin-1蛋白最初聚集在一起，在膜上钻出一个楔形。许多蛋白质附着在最初的楔子上，形成了大的病变和洞。通过这种方式，细胞膜被一片一片地切开，直到细胞完全分解。”

       Hiller补充道，“没有ninjurin-1细胞不会破裂。由于离子的涌入，它们确实在一定程度上膨胀，但膜破裂取决于这种蛋白质的功能”。

       对细胞死亡的深入了解将有助于寻找新的药物靶点

       由于一些肿瘤细胞逃避程序性细胞死亡，治疗癌症的干预措施是可以想象的。

       科学家发现在淋巴瘤发展过程中，未折叠蛋白反应（unfolded protein response，UPR）有利于肿瘤细胞逃避细胞程序性死亡。

       宾夕法尼亚大学医学院Lori Hart副教授首次在人淋巴瘤和发展患有淋巴瘤的转基因小鼠中发现上述现象。当未折叠蛋白反应处于灭活时，淋巴瘤细胞易于发生细胞死亡。相关研究论文发表在2012年12月的Journal of Clinical Investigation杂志上。

       研究结果的意义是证实了未折叠蛋白反应途径可能是有潜力的抗肿瘤靶标，特别是对淋巴瘤而言。事实上，研究还证实了PERK激酶在未折叠蛋白反应中发挥核心作用。同时在未折叠蛋白反应中，致癌基因c-Myc是被激活的。当细胞癌变时，c-Myc基因调控细胞死亡旁路被抑制，致癌基因c-Myc促进肿瘤的形成。

       c-Myc的过度表达导致一个关键特性蛋白质PERK合成率增加，肿瘤细胞使用这种异常的蛋白质，阻止细胞凋亡和激活未折叠蛋白反应，可见这些癌细胞的生存依赖于Myc诱导的蛋白PERK合成增加。因此，针对Myc致癌基因的下游活性蛋白质的合成可能是癌症新的治疗时间窗。

       另外，在帕金森病等神经退行性疾病或感染性休克等危及生命的疾病中观察到的细胞过早死亡的情况下，干扰这一过程的药物是一种潜在的治疗选择。

       参考文献：

       Structural basis of NINJ1-mediated plasma membrane rupture in cell death