BCL-2家族成员是调控细胞凋亡信号通路的关键因子,包括促凋亡蛋白Bax、BH3-only蛋白以及抗凋亡蛋白BCL-2等亚家族。在正常生理状态下,Bax以无活性的单体形式存在于细胞质中;当细胞接收到凋亡信号时,Bax发生构象变化,转位至线粒体外膜并寡聚化,形成具有孔道活性的复合物,释放细胞色素c等凋亡因子,从而启动caspase级联反应,诱导细胞凋亡。BH3-only蛋白(如Bid、Bim等)通过其BH3结构域与抗凋亡蛋白(如BCL-2、BCL-XL)的BH3疏水沟结合,解除后者对Bax的抑制,或直接与Bax结合促进其活化。因此,BCL-2家族成员间的二聚化反应是决定细胞命运的关键节点。抗凋亡蛋白常通过隔离Bax的BH3结构域,使肿瘤细胞对凋亡信号不敏感,从而获得生存优势。
在本研究中,研究人员鉴定出一个能够直接调控Bax活性的BH3结合沟,这意味着可以通过特异性激活Bax来诱导肿瘤细胞凋亡。他们利用计算设计方法,开发出一种能够选择性直接激活Bax的小分子化合物,并通过核磁共振(NMR)和生化分析证实,该小分子确实能促进Bax的构象变化和寡聚化,且不与其他抗凋亡蛋白(如BCL-2)的BH3结合域或促凋亡蛋白(如Bak)发生交叉反应。研究者指出,这是首个能够直接调节BCL-2家族成员功能的小分子,为药物诱导的凋亡途径提供了新的范例,也为抗癌药物研发开辟了新思路。