清除细胞垃圾

　　如果废弃的DNA或RNA留在细胞中，就会导致阿尔茨海默氏症和自身免疫性疾病等疾病。在《核酸研究》(nucleic Acids Research)杂志上，由马克斯·德尔布尔克中心(Max delbrck Center)的奥利弗·道姆克(Oliver Daumke)领导的科学家们描述了一种酶在清除这种废物中所起的作用。

　　

如果我们不定期把垃圾拿出去，我们的家就会变得不愉快，甚至对我们的健康构成威胁。这同样适用于我们的细胞:如果多余的蛋白质和遗传物质链没有被清除，细胞乃至整个生物体都可能生病。例如，科学家怀疑阿尔茨海默氏症与导致细胞垃圾清除缺陷的突变之间存在联系。更重要的是，对老鼠的测试表明，抑制DNA和RNA的分解会引发严重的自身免疫性疾病。

但具体的证据缺失:“有很多研究表明，DNA和RNA形式的遗传信息是如何在人体中产生的。但是关于如何去除废弃的DNA和RNA的知识却很少，”马克斯德尔布里<s:1>克中心的实验室负责人奥利弗·多姆克教授说。为了解决这个问题，他与基尔大学的研究人员合作，更详细地研究细胞中的废物清除。他们的工作集中在一种叫做PLD3的酶上，这种酶负责分解废物。研究人员首先通过晶体结构分析确定其结构。他们能够识别出在分解RNA和DNA中起关键作用的特定片段。道姆克说:“这让我们更好地了解了废物是如何分解的，以及PLD3蛋白突变的病态影响。”

PLD3基因的突变会增加患老年痴呆症的风险

PLD3属于一个蛋白质家族的酶，通常在被称为溶酶体的人类细胞器中分解细胞脂肪。在人类中，PLD3是由一个同名的基因产生的。基尔大学的马库斯·达姆教授说:“我们研究PLD3基因已经有一段时间了，因为几年前就已经很清楚，该基因的突变可能与阿尔茨海默氏症的发展有关。”他说:“我们和其他研究人员的工作表明，PLD3实际上是分解DNA和RNA，而不是脂肪。”

“但当时还不清楚这是如何发生的，”达姆小组的研究员、该论文的共同主要作者塞德里克·卡佩尔(Cedric Cappel)说。“所以我们决定更仔细地检查这种蛋白质的结构，希望我们能了解它与阿尔茨海默氏症的联系。”卡佩尔制造了一些这种蛋白质，并把它寄给了多姆克实验室的结构生物学家伊维特·罗斯克(Yvette Roske)博士，她也是这篇论文的另一位共同主要作者。她成功地生产出了PLD3的微小晶体。将晶体暴露在x射线下会产生衍射图案，从而可以重建蛋白质的结构。然后罗斯克可以描绘出有和没有结合RNA的晶体结构，并对其进行分析。“我们发现其中两种蛋白质结合形成一种叫做二聚体的东西。我们还没有看到在这个家族的其他酶中发生这种情况，”罗斯克说。但是为什么蛋白质会这样做呢?Cappel说:“这可能是因为蛋白质只在一对中稳定。”“单独来看，它可能会被分解。”

通过他们的工作，这两个研究小组首次提供了DNA和RNA被PLD3分解的结构证据。“现在我们可以对反应机制有一个大致的了解，”罗斯克说。研究人员还发现，这种蛋白质的两个区域可能是其功能的关键，可能在阿尔茨海默病患者身上发生了改变——这是一种可能的疾病机制的早期迹象。

“我们的研究提供了这种蛋白质的图谱，”Cappel说。未来对PLD3的研究可以使用这张图来回答诸如哪些区域是PLD3功能的关键，以及当这些区域发生变化时会发生什么等问题。研究人员希望这将有助于更好地了解这种蛋白质在某些疾病中所起的作用。了解了这些情况，就有可能采取纠正措施。