每天，我们体内都有数以百万计的细胞死亡。细胞在其生命结束时并不是简单地破裂，而是由一种特定的蛋白作为细胞膜破裂的破裂点。在一项新的研究中，来自瑞士巴塞尔大学、洛桑大学和苏黎世联邦理工学院的研究人员能够在原子水平上阐释这种确切的机制。相关研究结果近期发表在Nature期刊上，论文标题为“Structural basis of NINJ1-mediated plasma membrane rupture in cell death”。
细胞死亡对所有有机体都至关重要。受损的细胞或感染了病毒或细菌的细胞通过启动一种内置的“自杀”程序来消除自己，从而防止肿瘤产生和病原体在体内的传播。
在此之前，人们还认为细胞只是在其生命结束时破裂和死亡。如今，这些作者对细胞死亡的最后一步有了新的认识。他们描述了一种名为ninjurin-1（NINJ1）的蛋白如何组装成细丝，所组装的细丝像拉链一样发挥作用并打开细胞膜，从而导致细胞解体。这一新的见解是理解细胞死亡的一个重要里程碑。
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蛋白作为细胞膜的一个破裂点
多种信号，比如细菌成分，触发了细胞死亡机制。在这个过程的最后阶段，细胞的保护膜被允许离子流入细胞的微小孔破坏。论文共同通讯作者、巴塞尔大学生物中心的Sebastian Hiller教授解释说，“一般的理解是细胞随后膨胀，直到最后因渗透压增加而爆裂。我们如今正在解决细胞如何真正破裂的问题。蛋白ninjurin-1不是像气球一样爆裂，而是在细胞膜上提供了一个破裂点，导致特定部位发生破裂。”
通过使用先进的技术，如高度灵敏的显微镜和核磁共振光谱，这些作者能够阐明ninjurin-1在单原子水平上诱发细胞膜破裂的机制。Ninjurin-1是一种嵌入细胞膜的小蛋白。
质膜蛋白NINJ1的聚合化动力学。图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05991-z。
论文共同第一作者Morris Degen解释说，“收到这种自杀命令后，两个ninjurin-1蛋白最初聚集在一起，在细胞膜上钻出一个楔子。较大的损伤和孔是由更多的ninjurin-1蛋白附着在最初钻出的楔子上形成的。通过这种方式，细胞膜被一块一块地撕开，直到细胞完全瓦解。”随后，所产生的细胞碎片被身体自身的清洁服务清除。
Hiller补充说，“如今很明显，没有ninjurin-1，细胞就不会破裂。由于离子的涌入，它们确实在一定程度上膨胀，但细胞膜的破裂取决于这种蛋白的功能。教科书中关于细胞死亡的章节将因这些美丽的结构性见解而得到扩充。”
对细胞死亡的更深入了解将促进寻找新的药物靶点。治疗癌症的干预措施是可以想象的，因为一些肿瘤细胞会逃避程序性细胞死亡。此外，在神经退行性疾病（如帕金森病）或危及生命的疾病（如败血症）中观察到的细胞过早死亡的情况下，干预这一过程的药物可能是一种潜在的治疗选择。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1. Morris Degen et al. Structural basis of NINJ1-mediated plasma membrane rupture in cell death. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05991-z.
2. Protein serves as a breaking point for cell membrane rupture during cell deathhttps://phys.org/news/2023-06-protein-cell-membrane-rupture-death.html
