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细胞凋亡(apoptosis),又称程序性细胞死亡,是指细胞接受某种信号或受到刺激后的一种细胞主动性死亡过程,是受细胞内基因高度程序化调控的死亡形式。人体内每天都有数以亿计的细胞诞生,同时又有数以亿计的细胞死亡,两种过程处于一种动态平衡之中,平衡一旦被打破就可能导致肿瘤或者自身免疫和退行性疾病的产生。
Bcl-2蛋白家族是调控细胞凋亡过程中非常重要的蛋白家族,根据功能和结构分为分为两类,抑凋亡蛋白和促凋亡蛋白。Bcl-2蛋白是一个是抑凋亡蛋白,有九个螺旋,第九个螺旋插入线粒体膜,当有凋亡刺激时,Bcl-2发生构象改变,第五螺旋和六螺旋插入线粒体膜和相关凋亡蛋白相互作用调节细胞凋亡。
目前已经有体外试验证明,Bcl-2蛋白能够在脂质体上形成小孔道,只允许小分子颗粒通过。通过定点突变的Bcl-2蛋白可以在脂质膜上形成寡聚体且能释放较大的颗粒。且有实验证明与Bcl-2蛋白同源的抑凋亡蛋白Bcl-xL的定点突变可以在Bax/Bak-/-的细胞中引起细胞凋亡。据此我们就提出了一个假设Bcl-2蛋白经过点突变是否也能够像Bcl-xL蛋白那样从一个抑凋亡蛋白转换为促凋亡蛋白。
根据结构信息学,第五螺旋和六螺旋可能会在结构转化其非常重要作用,因此我们集中把Bcl-2蛋白第五螺旋和六螺旋上的氨基酸做了系列突变,通过大量细胞凋亡筛选实验、免疫荧光定位功能检测发现一些Bcl-2的突变体使线粒体形态发生较大的改变,且能够在HeLa细胞和Bax/Bak-/-的细胞中诱导细胞凋亡发生。进一步研究发现这种不依赖于细胞内Bax和Bak促凋亡蛋白发生的细胞凋亡是通过经典的内源凋亡途径发生的,伴随着细胞色素C的释放以及pro-caspase9和pro-caspase3的切割等。通过构象改变和交联实验结果验证了Bcl-2突变体蛋白在细胞凋亡过程中确实发生了构象变化,表明Bcl-2突变体可能通过构象变化来使其功能发生转换,从而使Bcl-2蛋白能够从抑凋亡蛋白转变成促凋亡蛋白。这给了我们研究Bcl-2家族蛋白在细胞凋亡的作用一个全新的研究方向。