溶酶体胰凝乳蛋白酶B的新功能探索

本组在研究细胞凋亡过程中线粒体膜失稳的分子机理时，发现鼠肝溶酶体中存在胰凝乳蛋白酶（CtrB）。该酶一直被认为是由胰脏分泌的消化酶，而我们的研究表明溶酶体CtrB可将Bid高效剪切为tBid并启动细胞凋亡。前期结果已发表（J Biol Chem, 2008；Cell Mol Life Sci, 2010），并引起了广泛关注（Nature China，2008）。本申请拟在此基础上，在下述几方面继续进行深入研究：（1）对溶酶体膜的脂质成分进行系统的脂质组学分析，从膜脂-蛋白质相互作用的角度揭示溶酶体膜失稳、释放CtrB的机理；（2）筛选CtrB的其它重要效应分子、探索CtrB通过作用于Survivin、Beclin 1等而参与细胞凋亡、细胞自噬等重要过程的信号分子功能；（3）研究肿瘤组织与正常组织中胰凝乳蛋白酶B及其作用底物的表达差异，探索CtrB在肝癌等重大疾病发生发展中的潜在作用。

申请人严格执行预定研究计划，对溶酶体释放胰凝乳蛋白酶的分子机制进行了深入研究，对胰凝乳蛋白酶的效应底物进行了广泛筛选，对胰凝乳蛋白酶影响细胞内膜系统稳态维持与动态变化、参与细胞凋亡的机制进行了系统探索，顺利完成了预期目标。本项研究在以下几方面取得了创新性研究结果：.1、通过脂质组学分析技术对溶酶体膜的脂质组成进行了初步分析，发现溶酶体膜富含酸性磷脂——磷脂酸。磷脂酸可与凋亡细胞中极低浓度的tBid发生膜脂-蛋白质相互作用，继而被募集至溶酶体膜；tBid在脂环境中发生寡聚化，引发膜脂由双层结构（片层相）向非双层结构（六角相）转变，促进溶酶体膜通过形成“脂质孔道”而发生膜通透，促进胰凝乳蛋白酶转位至胞浆，剪切Bid蛋白，形成较高浓度chymBid；高浓度chymBid转位至线粒体，通过引发线粒体外膜通透，最终启动细胞凋亡的执行。.2、发现胰凝乳蛋白酶可与钙调神经磷酸酶发生蛋白质相互作用，并特异性剪切钙调神经磷酸酶A亚基，解除其自抑制片段对酶活性的抑制，从而不可逆地激活该酶；剪切激活后的钙调神经磷酸酶促进Drp-1去磷酸化，诱导其转位至线粒体膜，并引发线粒体分裂；线粒体分裂可显著增强凋亡信号引发的线粒体外膜通透、促进细胞色素c释放至胞浆、加速凋亡程序的执行。.项目执行期间已在SCI收录国际期刊发表5篇研究论文，并应邀为国内核心期刊撰写特邀综述，报道研究结果。项目执行期间赵凯、段文娟、姜朋涛通过博士学位论文答辩并获得博士学位，赵凯获得中国科学院三好学生标兵称号，周合江获得国家奖学金、中国科学院宝洁奖学金。