华人教授Science文章获细胞凋亡新突破

　　

生物通报道：来自美国科罗拉多大学博尔德分校的研究人员通过研究线虫首次发现引起细胞凋亡的“开关”，此项研究结果可用于治疗人类由于“非正常细胞凋亡”引起的癌症等疾病。这一研究成果公布在Science杂志上。

领导这一研究的是华人科学家美国科罗拉多大学分子细胞和发育生物学系教授薛定博士，其早年毕业于中国科大，现任美国科罗拉多大学分子细胞和发育生物学系教授，清华大学讲座教授。

研究小组在小型土壤线虫上进行试验，小型土壤线虫是常用于遗传和生物医学实验用的有机体。研究线虫的细胞死亡机制，其结果可用于了解人类细胞死亡机制，并研究出解决人类因为“不适当的细胞凋亡”而导致的疾病的方法。

研究小组利用线虫的半胱天冬酶（ caspase ）进行试验。半胱天冬酶是细胞凋亡的“酶刽子手”，因为它的主要作用就是切断和破坏细胞的蛋白质。但是，研究小组在试验中发现半胱天冬酶对Dicer酶具有不同的作用，当半胱天冬酶分裂 Dicer酶后，它并没有杀死Dicer酶，而只是改变了 Dicer酶的功能（ Dicer酶是一种RNA切割酶），Dicer酶开始分裂染色体，并杀死细胞。

通过对线虫的研究，已经发现了对细胞凋亡非常重要的基因。细胞凋亡共分为5个步骤，这些步骤包括确定死亡细胞、激活细胞死亡程序、开始细胞杀死过程、吞噬死亡细胞尸体以及降解细胞碎片。

这项新研究结果在理解细胞程序死亡或者细胞凋亡方面迈出了一大步。细胞凋亡是细胞的自杀过程，通过自杀方式去除体内非必需细胞或即将发生变异的细胞，细胞凋亡不同于创伤性死亡，它可以帮助人类预防诸如癌症和自身免疫性疾病。

薛定博士研究组主要研究方向是细胞死亡，曾获得这方面的许多成果，比如之前其研究组发现日常生活中经常用到的一些复合物，樟脑丸，空气清新剂会导致癌症的原因主要是通过对“细胞自杀”（cell suicide）这个正常途径的阻碍。

樟脑丸中的萘Naphthalene，以及某些空气清新剂中的对二氯苯（para-dichlorobenzene，PDCB）已经发现会阻碍细胞程序性死亡过程中早期的酶，但是虽然这些物质已经被National Toxicology Program 和International Association for Research on Carcinogens列为了潜在的致癌物质，但是基本机理还并不为人所知。

研究人员由于实验室螨虫为患，偶然间将含萘的樟脑丸放置于培养的秀丽线虫旁边，竟然发现这些线虫的细胞没有进行正常的细胞凋亡，因此他们在这一现象的提示下进行了各种线虫培养实验。结果发现普通线虫在含萘的油脂薄膜上生长时，有20%的线虫体内至少有一个应该凋亡的细胞没有正常进行凋亡过程。实验还发现对于存在基因缺陷、细胞容易逃避凋亡的线虫来说，这一情况更加明显。体内缺少一种凋亡酶———胱天蛋白酶的线虫，在正常环境下平均有1.5个细胞拒绝凋亡，在萘含量与普通樟脑丸相似的环境下则有8.5个这样的细胞。

细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，因此如果本应该凋亡的细胞没有正常凋亡，那么就和和癌症细胞现象相似相关了，而且线虫作为一种模式动物，许多机制与人类相似，因此这一研究有可能带给科学家们对癌症研究以及治疗的新观点。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Caspase-Dependent Conversion of Dicer Ribonuclease into a Death-Promoting Deoxyribonuclease.

Chromosome fragmentation is a hallmark of apoptosis, conserved in diverse organisms. In mammals, caspases activate apoptotic chromosome fragmentation by cleaving and inactivating an apoptotic nuclease inhibitor. We report that inactivation of the Caenorhabditis elegans dcr-1 gene, which encodes the Dicer ribonuclease important for processing of small RNAs, compromises apoptosis and blocks apoptotic chromosome fragmentation. DCR-1 was cleaved by the CED-3 caspase to generate a C-terminal fragment with deoxyribonuclease activity, which produced 3' hydroxyl DNA breaks on chromosomes and promoted apoptosis. Thus, caspase-mediated activation of apoptotic DNA degradation is conserved. DCR-1 functions in fragmenting chromosomal DNA during apoptosis, in addition to processing of small RNAs, and undergoes a protease-mediated conversion from a ribonuclease to a deoxyribonuclease.