使用单分子技巧解析促凋亡卵白tBid激发膜通透的动力学进程

10月9日，国际学术期刊Nano Letters 揭橥了中国迷信院生物物理研讨所卫涛涛课题组与中国迷信院物理研讨所李明课题组题为Detection of tBid Oligomerization and Membrane Permeabilization by Graphene-Based Single-Molecule Surface-Induced Fluorescence Attenuation 的协作研讨论文。文中经过使用新的单分子研讨技巧——基于资料氧化型石墨烯外表引诱荧光衰逝的单分子荧光技巧（single-molecule surface-induced fluorescence attenuation，smSIFA），解析了Bcl-2家族卵白tBid与模子膜的互相感化，并提醒了tBid在膜外表经过同源寡聚化构成类孔道构造的动力学进程。

是一种由多基因调控、在退化上保守的法式性逝世亡进程，是保持多细胞生物体稳态并肃清过剩或无害细胞的主要性命进程。在细胞凋亡的内源/线粒体门路中，Bcl-2家族卵白经过家族之间以及卵白-膜脂之间的互相感化发扬主要的调控感化，个中对细胞器膜（例如线粒体膜、溶酶体膜等）的通透感化（permeabilization）是调控细胞凋亡进程的症结步调。促凋亡卵白Bid介入调控线粒体膜和溶酶体膜的完好性，是联合细胞凋亡的外源和内源门路的桥梁分子。Bid被胱天卵白酶-8（caspase 8）剪切激活后，tBid（truncated Bid）既可以作为凋亡催化者激活Bax或Bak从而惹起线粒体外膜通透，又可以作为凋亡履行者直接引诱线粒体膜或许溶酶体膜的通透。杨福愉/卫涛涛课题组后期的研讨成果标明tBid可以与溶酶体膜互相感化并惹起膜通透，并进一步证明溶酶体膜上的磷脂酸（phosphatidic acid，PA）是与tBid互相感化的主要分子（Cellular and Molecular Life Sciences 2010；Journal of Lipid Research 2012），但是tBid与生物膜互相感化的动力学进程和卵白量变构的分子机制仍不了了。

跟着技巧的成长，单分子荧光技巧逐渐成为研讨卵白质与膜脂互相感化的无力兵器。比拟于测量分子个人旌旗灯号的办法，单分子荧光技巧可以探测单个分子的活动和特色，供给了全体程度无法不雅测到的生物分子的庞杂性。固然一些单分子荧光技巧，如单分子荧光共振能量转移（single-molecule fluorescence resonance energy transfer，smFRET）技巧在研讨卵白与膜脂的互相感化中发扬了感化，但其无法反应出卵白在膜内纵向活动的准确信息。近期，李明课题组研收回一种新的纵向亚分辩率的单分子荧光技巧——单分子外表引诱荧光衰逝技巧（smSIFA）。当荧光分子接近氧化型石墨烯介质膜外表时，荧光淬灭的效应会跟着间隔的变更而产生明显的变更。这使得在经过单分子定位技巧取得单个卵白分子在平行于膜外表活动的同时，还能取得垂直于膜外表的活动轨迹。

卫涛涛课题组与李明课题组使用smSIFA技巧停止了协作研讨，剖析了分歧位点单标志的tBid在与膜脂感化并引诱膜通透的进程中卵白的纵向和横向动力学进程。在tBid单体与类溶酶体膜联合时，卵白全体处于脂双层膜外表的地位，并开端构成同源寡聚体；在寡聚体构成的肇端阶段，tBid两个焦点的疏水螺旋（α6和α7）拔出膜内较浅的地位，而其他螺旋仍然在膜外表的地位；在低聚的tBid团簇中，α6和α7在膜内深浅的地位产生静态变更，其他螺旋能够变构到膜的深层地位，招致构成瞬时的二维孔道构造，惹起膜通透，进而引诱细胞凋亡。上述smSIFA试验成果也被分子动力学模仿所验证。文中使用smSIFA技巧在单分子程度以亚精度剖析了tBid与脂质双层之间互相感化的动力学进程，加深了对tBid在溶酶体膜上构成孔道并引诱细胞凋亡的看法和懂得。(100yiyao.com）