과학자들은 셀룰러 프로의 새로운 세부 사항을 공개합니다

Jul 06, 2023

영국 연구 및 혁신

이미지: ISIS 과학자이자 수석 저자인 Luke Clifton 박사는 옥스포드셔의 ISIS 중성자 및 뮤온 센터에서 고급 Offspec 장비를 작동하여 연구를 위해 세포 내부에서 일어나는 프로세스의 실시간 이미지를 생성했습니다.더보기

출처: STFC, ISIS 중성자 및 뮤온 소스

연구자들은 암 예방에 중요한 역할을 하는 과정인 프로그램화된 세포 사멸 또는 세포사멸의 초기 단계에 대한 독특한 분자 메커니즘을 처음으로 특성화했습니다.

오늘(2023년 6월 2일 금요일) Science Advances에 발표된 이 연구는 옥스퍼드셔의 STFC ISIS 중성자 및 뮤온 소스(ISIS)의 Luke Clifton 박사가 Umeå 대학교의 Gerhard Gröbner 교수와 함께 주도했습니다. 스웨덴의 European Spallation Source 파트너입니다. 이는 세포사멸을 담당하는 세포 단백질을 조사하는 이 팀의 일련의 공동 연구 중 가장 최근의 것입니다.

세포사멸은 인간의 생명에 필수적이며, 세포사멸이 중단되면 암세포가 자라서 암 치료에 반응하지 않게 될 수 있습니다. 건강한 세포에서는 Bax와 Bcl-2로 알려진 반대 역할을 하는 두 가지 단백질에 의해 조절됩니다.

수용성 Bax 단백질은 오래되거나 병든 세포를 제거하는 역할을 하며, 활성화되면 세포 미토콘드리아 막을 관통하여 프로그램된 세포 사멸을 유발하는 구멍을 형성합니다. 이는 미토콘드리아 막 내에 내장되어 있는 Bcl-2에 의해 상쇄될 수 있으며, Bcl-2는 Bax 단백질을 포획하고 격리하여 시기적절한 세포 사멸을 방지하는 역할을 합니다.

암세포에서는 생존 단백질인 Bcl-2가 과잉 생산되어 세포 증식이 억제되지 않게 됩니다. 그러나 이 과정은 오랫동안 암 발병에 중요한 것으로 이해되어 왔지만, 세포사멸에서 Bax와 미토콘드리아 막의 정확한 역할은 지금까지 불분명했습니다.

STFC ISIS Neutron 및 Muon Source의 과학자이자 공동 저자인 Luke Clifton 박사는 다음과 같이 설명합니다. "이 연구는 기본적인 포유류 세포 과정에 대한 지식을 발전시켰고 향후 연구에 대한 흥미로운 가능성을 열었습니다. 세포가 제대로 작동할 때 어떤 모습인지 이해하는 것은 암세포에서 무엇이 잘못되는지 이해하는 중요한 단계이며 이를 통해 가능한 치료법의 문을 열 수 있습니다."

연구팀은 Bax가 미토콘드리아 막의 지질과 상호 작용하는 방식을 연구할 수 있는 중성자 반사측정법(고급 ISIS Surf 및 Offspec 장비를 사용하여 수행)이라는 기술을 사용했습니다. 이는 막 결합 Bcl-2에 대한 이전 연구를 기반으로 합니다.

SURF 및 OFFSPEC의 중성자 반사 측정법을 사용하여 세포사멸의 초기 단계에서 단백질이 미토콘드리아 막에 존재하는 지질과 상호 작용하는 방식을 실시간으로 연구할 수 있었습니다. 중수소-동위원소 라벨링을 사용함으로써 그들은 처음으로 다음을 결정했습니다.Bax는 기공을 생성하고 미토콘드리아 막에서 지질을 추출하여 미토콘드리아 표면에 지질-Bax 클러스터를 형성합니다..

ISIS 바이오랩의 표면 적외선 분광법과 시간 분해 중성자 반사 측정법을 함께 사용하여 그들은 다음과 같은 사실을 확인할 수 있었습니다.모공 생성은 두 단계로 이루어졌습니다. . 초기의Bax가 미토콘드리아 막 표면에 빠르게 흡착됨다음에동시에 발생하는 막을 파괴하는 공극과 Bax 지질 클러스터의 느린 형성 . 이 느린 천공 과정은 생체 내 세포 사멸과 비교할 수 있는 몇 시간의 시간 단위로 발생했습니다.

과학자들이 Bax 단백질에 의해 시작된 세포 사멸에 막 교란이 일어나는 동안 미토콘드리아 지질이 관여한다는 직접적인 증거를 발견한 것은 이번이 처음입니다.

Luke Clifton 박사는 계속해서 다음과 같이 말합니다. "우리가 알 수 있는 한, Bax가 세포 사멸을 시작하는 이러한 메커니즘은 이전에는 볼 수 없었습니다. Bax와 Bcl-2 사이의 상호 작용과 그것이 이 메커니즘과 어떻게 관련되는지에 대해 더 많이 알게 되면 우리는 다음과 같은 사실을 알게 될 것입니다. 인간 생명의 기본 과정에 대한 보다 완전한 그림입니다. 이 연구는 막 생화학에 대한 구조 연구에서 중성자 반사 측정법의 능력을 실제로 보여줍니다."