孙学军：科学家发现新的细胞死亡分子意义重大

最近一期《自然》发表一篇关于细胞程序性坏死分子机制的研究，非常值得阅读。

  

　　细胞死亡存在不同类型，根据形态学特征，可以把细胞死亡分成凋亡和坏死两种最基本类型。细胞凋亡的特征是细胞质萎缩，核固缩，caspases活性增加，最终细胞裂解。细胞坏死，曾经被认为是发生在一个能量供应障碍的情况下，涉及膜的完整性丧失，随后细胞肿胀，最终细胞裂解。早期认为细胞坏死属于被动或默认，但越来越多的证据表明，至少有一些坏死形式属于程序性或可以被调节的。例如细菌和病毒感染、各类神经退行性疾病和心脑器官缺血再灌注损伤。

  

　　TNF-α，FasL和TRAIL的受体激活后，可以诱导细胞凋亡或坏死，比如，加入TNF-α的细胞可以激活丝氨酸/苏氨酸激酶RIP1，然后可以使细胞出现三类结果，一是NF-kB激活，二是通过FADD导致细胞凋亡，三是通过通过RIP3诱导坏死。RIP1和RIP3的相互作用似乎是坏死必须的过程。necrostatin-1是RIP1激酶的抑制剂，可以阻断RIP1和RIP3相互作用，具有阻断程序性坏死的作用。但是目前关于RIP1和RIP3相互作用确切分子机制并不理解。本研究发现了一种新的调节这一过程的方式，就是依赖于NAD的去乙酰化酶SIRT2在这一相互作用中重要价值。

  

　　本研究发现在RIP1分子上存在一个乙酰化位点，当RIP1分子乙酰化时，可以限制RIP1和RIP3的相互作用。而RIP3分子可以结合去乙酰化酶SIRT2，SIRT2首先把乙酰化的RIP1分子去乙酰化，RIP1分子去乙酰化就具备了和RIP3相互作用的条件。因为过去发现磷酸化是RIP1和RIP3相互作用的重要条件，现在发现乙酰化是限制RIP1和RIP3相互作用的方式。这正说明这程序性坏死的重要性，重要的细胞过程都存在几种完全不同的调节方式，至少有加速和减速调节方式。在这里磷酸化类似加速调节，乙酰化类似减速调节。这样的方式才能获得更加准确的运行。

  

　　另外NAD是一种电子传递底物，和细胞能量代谢的功能关系密切，过去发现这一分子是去乙酰化酶的重要内源性激剂。在不同进化程度的生物中，这一分子都扮演重要角色。例如热量限制可以延长寿命，主要就是激活这一分子通路。一种天然的来自葡萄籽的成分白黎芦醇具有强大的促进作用。

  

　　主要研究结果：

  

　　SIRT2和RIP3结合不和RIP1结合，缺乏SIRT2基因的细胞受到TNFa联合caspase抑制剂作用不能出现RIP3和RIP1的结合，而野生型出现相互作用。这个结果是用小鼠成纤维母细胞做出的。

  

　　使用L929，用小RNA干扰方法降低SIRT2基因表达，获得同样的结果，并发现annexinV和propidium iodide双阳性细胞（坏死细胞）减少，说明SIRT2表达是细胞坏死的重要条件，而因为RIP3和RIP1结合受到影响，说明SIRT2表达是程序性坏死的重要前提。

  

　　随后证明SIRT2可以使RIP1脱乙酰。虽然RIP3也是被乙酰化的，但在坏死发生时，RIP3乙酰化没有受到影响，但RIP1乙酰化水平降低，如果SIRT2基因表达被阻断，RIP1乙酰化水平则不受影响。说明在坏死发生时，RIP1乙酰化减少是因为SIRT2的作用。实验采用SIRT2的阻断药物AGK2。有意思的是，坏死本身并不影响SIRT2的活性，只是SIRT2作用在RIP1上，需要依靠RIP3为媒介。如果用RIP1的阻断剂量necrostatin-1也可以阻断RIP1的脱乙酰化。

  

　　然后他们寻找到RIP1乙酰化位置是(lysine 530)，这个实验比较麻烦，可能因为RIP1蛋白毒性比较大，高表达细胞不容易存活。最后他们用p300 acetyltransferase将RIP1蛋白过度乙酰化，根据p300的结合位置RHIM区域推算lysine位置，并用质谱分析确认该结合位点。

  

　　随后用SIRT2缺陷细胞中没有RIP1乙酰化来证明RIP1乙酰化依赖SIRT2的。SIRT1不影响该蛋白的乙酰化来证明SIRT2作用特异性。最后用Sirt2基因缺陷动物和SIRT2阻断药物AGK2，采用心脏缺血模型，证明SIRT2是决定心脏缺血再灌注后细胞程序性坏死的决定性蛋白。

  

　　过去已经证明SIRT2主要负责微管蛋白的脱乙酰化，是细胞周期和髓鞘形成的决定性调节因素，最近发现该到该也是一种肿瘤抑制因子。现在的研究发现SIRT2的一种新的重要生物学功能，是一种坏死调节蛋白。由于SIRT2活性受到细胞内NAD水平的影响，那么细胞内NAD水平将是细胞程序性坏死的关键调节因素（这个实验没有研究这个内容）。过去曾经发现SIRT2阻断药物AGK2对抗神经退行性疾病具有保护作用，但没有注意到这个方面的作用，由于神经退行性疾病和细胞坏死关系密切，那么AGK2的作用可能就是通过阻断坏死发挥作用的。预计将有不少研究使用AGK2来治疗脑缺血等方面的研究。