医学进展
2014年11月号
医学进展
医生日记

天使或恶魔——Metacaspase 对酿酒酵母具有延寿功效

作者:沈颖

半胱氨酸依赖性天冬 氨酸特异性蛋白酶,或称为caspases,是一类参与细胞凋亡[程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD)]的蛋白酶家族。而PCD对于维持细胞正常的成熟、肿瘤抑制、免疫以及神经元自稳态都非常重要。深入了解caspases是认识并更 有效治疗人类疾病的一个热点。

研究发现,酿酒酵母这类单细胞物种体内先天含有一种caspases的同系物——matacaspase (Mac1)。在Mca1存在的情况下,酿酒酵母应激后会出现许多PCD的标记物。这表明Mac1同样扮演着执行PCD的角色。但另有研究提示,Mac1 还具有其他的功能,例如蛋白质质控(protein quality control,PQC)。

最近,哥德堡 大学的Malmgren Hill等研究人员发现,Mca1对酿酒酵母的寿命具有积极影响,主要是在PQC中发挥作用。研究人员提高Mac1的表达水平后发现,Mca1能降解衰老 过程中积聚或是急性应激产生的错误折叠蛋白,从而确保分裂后产生的子细胞中不会生成蛋白质聚集物。

此 外,Mac1这种延长寿命的作用模式依赖于热休克蛋白Hsp104以及蛋白酶体的参与。Hsp104可以解开蛋白质聚集物,在分裂细胞蛋白质聚集物的不对 称分离过程中起至关重要的作用。通过基因检测发现,在缺失Hsp40伴侣蛋白编码基因YDJ1的情况下,Mac1能发挥补充作用,负责蛋白质聚集物的清 理。

有趣的是,研 究人员还发现,Mac1这种清理蛋白质聚集物、延长生命的作用并不完全依赖于其保守的半胱氨酸催化亚基C276。因此,metacaspase依赖性 PCD的启动可能是依据情况的不同而通过metacaspase依赖性或非依赖性这两种蛋白自稳态来调控的。Metacaspase或caspases最 初应该是作为一种PQC相关的保护而产生的,而后来,当出现应激过于强烈等情况时,它们则过量表达,最后成为PCD的执行者,没有保护细胞,反而选择让细 胞走向死亡。(作者:沈颖)

参考文献:Science 2014;344:1389-1392

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