“再見”基因:果蠅在細胞凋亡過程中使用的蛋白質與哺乳動物類似
果蠅使用與哺乳動物類似的細胞壓力傳感器來啟動程序性細胞死亡。與既定認識相反,RIKEN 研究人員在果蠅中發現了一種BH3-only 蛋白,它會觸發程序性細胞死亡或細胞凋亡。這一發現挑戰了之前的假設,並表明果蠅、人類和蠕蟲都具有相似的細胞凋亡機制。
RIKEN 遺傳學家在果蠅中發現了一種許多教科書上說不存在的蛋白質。這種蛋白質檢測細胞中的壓力,並在它們承受過度壓力時讓它們走上自我毀滅的道路。
我們體內受損的細胞通過啟動稱為細胞凋亡的程序性細胞死亡的自殺過程來自我消除。這個過程對我們的健康和確保細胞不會癌變至關重要。
這一過程背後的分子級聯反應非常複雜,但它是由屬於BH3-only 蛋白質家族的一種蛋白質觸發的。這些蛋白質感知細胞中的壓力,並且存在於包括哺乳動物和線蟲在內的許多動物中。
然而,在過去的二十年裡,在實驗室中以果蠅為代表的所有昆蟲都被認為缺乏BH3-only 蛋白。相反,他們被認為依賴於不同的細胞死亡程序。
但是現在,RIKEN 生物系統動力學研究中心的Sa Kan Yoo 及其同事有一個驚人的發現,他們發現果蠅確實含有一種僅含有BH3 的蛋白質。他們以日語中的“告別”一詞命名了為其編碼的基因sayonara。
Sa Kan Yoo 和Yuko Ikegawa。圖片來源:2023 RIKEN
當該團隊使sayonara 基因在果蠅翅膀中表達時,他們觀察到發生細胞凋亡,導致翅膀萎縮(圖1)。
根據Yoo 的說法,該基因隱藏在眾目睽睽之下。“我們沒有做任何花哨的事情,僅僅是使用了人類BH3-only 蛋白的基因序列,並核對了果蠅的基因組是否具有相似的序列——這是在果蠅中尋找與人類基因相對應的基因的一種非常常見的方法。”
Yoo 懷疑果蠅基因組的不完整測序可以解釋為什麼研究人員在20 年前沒有在果蠅中發現該基因。“當時基因組測序還不完整,所以科學家們可能無法找到該基因,過了一段時間他們就放棄了。”
果蠅缺乏BH3-only 蛋白隨後被載入教科書。但對Yoo 來說,這是一個有趣的挑戰。“我認為檢查它可能會很有趣,而僅僅幾個小時後,我就發現了一些看起來很像BH3-only 蛋白質的東西。”
這一發現表明,果蠅,可能還有其他昆蟲,在細胞凋亡方面和人類以及其它物種並沒有太大不同。“這意味著果蠅並不例外或有點奇怪,”Yoo 說。“相反,我們發現它們具有與人類和線蟲相似的調節細胞凋亡的機制。”
該團隊現在正在探索BH3-only 蛋白被激活後究竟會發生什麼。他們還在研究其他昆蟲是否含有BH3-only 蛋白。