清華大學施一公最新JBC文章

　　來自清華大學生科院的研究人員發表了題為“Crystal structure of the yeast metacaspase Yca1”的文章，報道了一種重要的蛋白酶：Yca1 metacaspase的晶體結構(分辨率為1.7 angstrom)，并由此分析了這種酶的作用特點。相關成果公布在The Journal of Biological Chemistry雜志上。

　　這項研究由清華大學施一公研究組完成，施一公教授為通訊作者，這是這一研究組在結構生物學研究領域取得了又一重要成果。

　　在哺乳動物中，凋亡被一組蛋白酶caspases定向激活，導致特異性底物斷裂，觸發細胞死亡。而在酵母中，環境損傷、細胞內缺陷、預凋亡基因的異源表達誘導，具有典型凋亡特征的酵母細胞死亡，與一種caspase同系物：metacaspase緊密相關。研究顯示，如果缺乏這種酶，那么就可以阻礙不同因素引起的酵母細胞死亡。

　　在芽殖酵母Saccharomyces cerevisiae中發現的唯一一個I型metacaspase，稱為酵母caspase-1(YCA1)，由基因YCA1 或MCA1 (Yor197w)編碼，是一種clan CD半胱氨酸蛋白酶。科學家們發現，雖然酵母是一種單細胞真核生物，但是也有細胞死亡進程，這種進程讓人聯想到細胞凋亡。

　　目前的研究顯示Yca1在這些凋亡進程中扮演了重要的角色，不過其結構和功能依然是一個未解之謎。為了解開這個謎題，在這項研究中，研究人員揭示了 Yca1 metacaspase的晶體結構(分辨率為1.7 angstrom)，并從中證實了其與caspase相似的折疊。

　　但是研究人員也通過將其與典型的半胱氨酸比對，發現Yca1可以在溶液和晶體結構中保持單體，而典型的半胱氨酸則包含有一個6β鏈。而Yca1中一對額外的反平行β鏈能形成帶有6個caspase常見β鏈的連續β折疊，阻止可能的二聚體形成。

　　除此之外，研究人員還發現了一個與之前認知不同的結構——之前的研究曾表明，Yca1在酵母中有一個自我催化處理的過程，細菌中的過表達也會導致Yca1自動分解成兩部分。而研究則發現了兩個自我催化的過程，Yca1的蛋白活性會通過鈣離子極大的得以促進。

　　這些研究數據表明，Yca1是一種鈣離子激活的半胱氨酸蛋白酶，能在酵母脅迫應答過程中，消化特殊的底物。

　　這項研究成果是施一公教授研究組繼3月份解析大腸桿菌谷氨酸:γ-氨基丁酸(GABA)反向轉運蛋白 (GadC) 的晶體結構后的又一重要成果。