Nature發現穿孔素結構及作用機制

日期：2010-11-02 09:35:59

穿孔素（perforin）是機體內具有細胞毒作用的效應分子，儲存在細胞毒性T細胞和NK細胞胞質顆粒中，兩種效應細胞與靶細胞接觸而激發顆粒胞吐，所釋放的穿孔素通過聚合作用而在靶細胞表面形成小孔，從而介導殺傷作用。

最近墨爾本和倫敦的科研人員組成的一個研究小組發現了穿孔素蛋白在靶細胞表面形成小孔并殺傷機體內異常細胞的機制。新研究發現發表在《自然》（Nature）雜志上。

“穿孔素是我們身體內殺傷清除異常細胞的重要武器，”研究的負責人、澳大利亞莫納什大學（Monash University）的James Whisstock教授說道：“當細胞受到病毒侵襲或轉化為癌細胞時，效應細胞與靶細胞接觸，通過穿孔素在靶細胞膜上形成活性孔道，并向靶細胞內釋放顆粒酶，誘導靶細胞裂解死亡。沒有穿孔素我們的免疫系統將無法破壞異常的細胞。現在我們知道了穿孔素的作用機制，通過它我們能夠更好地治療癌癥、瘧疾和糖尿病。”

110年前諾貝爾獎獲得者Jules Bordet第一次發現了人體免疫細胞能夠在靶細胞表面形成小孔，然而長期以來科學家們對其具體機制卻不清楚。

來自莫納什大學、澳大利亞墨爾本皮特•馬克卡倫癌癥中心（Peter MacCallum Cancer Centre）及倫敦大學伯克貝克學院（ Birkbeck College ）的研究人員共同合作歷時十年揭示了穿孔素的分子結構和功能。

借助澳大利亞的同步加速器以及伯克貝克學院的電子顯微鏡，研究人員揭示了穿孔素的分子結構。通過電子顯微鏡技術在人工細胞膜上重建穿孔素形成的小孔并結合穿孔素分子結構分析，研究人員發現了穿孔素在靶細胞膜上聚集形成跨膜通道的機制。

新研究證實穿孔素分子中有一些重要的成分與某些細菌例如炭疽、李斯特菌屬和鏈球菌屬的毒素非常相似。“我們猜想這種分子結構已存在了接近20億年，”皮特•馬克卡倫癌癥中心癌癥免疫學計劃的負責人Joe Trapani教授說。

“在這項研究工作中同步加速器發揮了重要的作用，”Whisstock說：“沒有這個高效力的設備我們根本無法開展這項研究。”

Trapani說：“穿孔素是機體免疫系統殺傷異常細胞的一個有力的武器。當穿孔素分子不能正常發揮功能時，機體將無法對抗感染細胞。來自小鼠的研究證實當機體發生穿孔素缺陷時，會導致特異性的惡性腫瘤——白血病。此外穿孔素還是在自身免疫疾病例如早發性糖尿病或骨髓移植組織排斥反應中錯誤識別清除細胞的罪魁禍首。”

目前研究人員正在致力尋找新的方法以推動穿孔素研究用于對癌癥以及一些急性病如腦型瘧的治療。此外他們還獲得了來自維康信托基金100萬美元的資金資助用于開發有潛力的穿孔素抑制劑抑制組織免疫排斥反應。