研究揭示了鈣在清除死細(xì)胞中的關(guān)鍵作用

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外鈣介導(dǎo)了一種膜蛋白的激活，這種膜蛋白會(huì)發(fā)出細(xì)胞死亡的信號(hào)。

由日本京都大學(xué)綜合細(xì)胞材料科學(xué)研究所(iCeMS)的科學(xué)家共同領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了死亡細(xì)胞如何激活一種蛋白質(zhì)的機(jī)制，這種蛋白質(zhì)會(huì)觸發(fā)免疫細(xì)胞清理碎片的“吃掉我”信號(hào)。研究結(jié)果最近發(fā)表在《Nature Communications》雜志上

Xkr4蛋白在細(xì)胞死亡中的作用

這種蛋白質(zhì)被稱(chēng)為Xkr4，是在細(xì)胞膜中發(fā)現(xiàn)的Xkr蛋白家族的一種。Xkr4將磷脂磷脂酰絲氨酸從細(xì)胞膜的內(nèi)部(通常是它所在的地方)攪亂到細(xì)胞膜的外部。磷脂酰絲氨酸遷移到細(xì)胞膜的外層是細(xì)胞死亡的信號(hào)，它吸引了吞噬碎片的吞噬細(xì)胞。

細(xì)胞外鈣進(jìn)入超燃酶跨膜區(qū)，觸發(fā)超燃酶的激活。這暴露了細(xì)胞表面的磷脂酰絲氨酸(PS)，作為消除不需要細(xì)胞的獨(dú)特標(biāo)記。來(lái)源:Mindy Takamiya/京都大學(xué)iCeMS

Xkr4的激活過(guò)程

研究人員先前發(fā)現(xiàn)，為了作為磷脂酰絲氨酸的合成酶，Xkr4的c端細(xì)胞質(zhì)尾部首先必須被切割，與另一個(gè)Xkr4形成二聚體，并暴露一個(gè)結(jié)合位點(diǎn)。這個(gè)結(jié)合位點(diǎn)隨后連接到另一個(gè)叫做XRCC4的蛋白質(zhì)片段。

然而，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，XRCC4單獨(dú)結(jié)合Xkr4并不足以激活Xkr4。這表明還需要另一種成分。

鈣離子的作用

日本研究組發(fā)現(xiàn)，激活Xkr4需要鈣離子。細(xì)胞外帶正電的鈣離子與Xkr4蛋白的兩個(gè)“螺旋”上的三個(gè)帶負(fù)電的氨基酸結(jié)合。這種結(jié)合將Xkr4從中間狀態(tài)改變?yōu)橥耆せ顮顟B(tài)。

iCeMS生物化學(xué)家Jun Suzuki解釋說(shuō):“我們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外鈣可以作為Xkr4跨膜螺旋的分子膠，激活它。”

鈣的意外作用及未來(lái)研究

令人驚訝的是，眾所周知，細(xì)胞外鈣參與調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境中蛋白質(zhì)的活動(dòng)，而不是細(xì)胞膜本身。“在這里，出乎意料的是，我們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外鈣滲透到蛋白質(zhì)的跨膜區(qū)域，連接兩個(gè)跨膜螺旋，”鈴木說(shuō)。

該研究還表明，鈣離子可能對(duì)Xkr蛋白家族的其他成員的激活很重要，特別是Xkr8和Xkr9，這可能有助于闡明這些和其他超燃酶蛋白的功能機(jī)制。

研究小組的下一步是研究Xkr4在神經(jīng)細(xì)胞中的功能，并探索它們?cè)诖竽X中的作用。

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