细胞凋亡与BAX蛋白研究 - 细胞凋亡对所有后生动物至关重要，BCL-2家族蛋白BAX调节线粒体通透性，在正常细胞中以单体形式存在于细胞质中，其C端螺旋α9占据由螺旋α3-α5形成的疏水凹槽 [1] - 在细胞凋亡过程中，BAX被tBID等仅含BH3结构域的蛋白激活并转移到线粒体外膜，与膜结合后经历激活步骤，包括α1螺旋解离、闩锁与核心区域分离以及核心区域二聚化，形成活化BAX低聚物使线粒体外膜通透性增加 [1] - 活化BAX寡聚体呈现大小各异且形状不规则的形态，包括弧形、线状和环状，但尚未有关于其原子结构的报道，形成孔道所需BAX分子数量及寡聚体灵活性分子基础仍不清楚 [1] 施一公团队研究成果 - 清华大学/西湖大学施一公院士团队在Science发表题为"Structural basis of BAX pore formation"的研究论文，揭示了BAX各种寡聚体的组装原理及其介导线粒体外膜通透性的结构基础 [2][3] - 研究团队通过纯化重组人BAX蛋白并基于脂质体的细胞色素c释放实验确认其膜通透活性，为结构研究奠定基础 [5] - 在人胚肾293F细胞中过表达BAX蛋白，提取并纯化活化BAX寡聚体用于单颗粒冷冻电子显微镜分析 [6] BAX寡聚体结构发现 - 研究确定BAX二聚体是其各种寡聚形式的基本重复结构单元，3.2埃分辨率的冷冻电镜结构揭示了二聚体内部及之间的相互作用 [7] - 通过突出的α9对将重复单元端到端堆叠形成线形、弧形、多边形和环形，研究团队对16、20、24和28个BAX单体组成的四边形、五边形、六边形和七边形进行了结构表征 [7] - BAX亚基间界面的错义突变会损害孔道形成并削弱促凋亡功能，研究阐明了活化BAX寡聚体如何使线粒体外膜通透化及多种形态的组装机制 [7][9]