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近日，来自清华大学的研究人员揭示了果蝇细胞凋亡抑制因子DIAP1的结构与功能机理，并通过解析DIAP1、BIR1与drICE复合物的结构，初步揭示了DIAP1调控drICE的机理。这一研究成果发表在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上。

文章的通讯作者是清华大学生命科学学院院长施一公教授，其研究组主要致力于运用结构生物学和生物化学的手段研究肿瘤发生和细胞凋亡的分子机制。其他两位作者分别是王佳伟和李晓春。

DIAP1是果蝇中一个重要的细胞凋亡抑制因子，不仅调控细胞死亡，还参与细胞分化、蛋白翻转和细胞周期等过程的信号传导。当DIAP1处于自抑构象时，无法抑制效应性半胱天冬酶（effector caspase）drICE的活性。drICE在Asp20位点切割DIAP1，使得DIAP1的自抑制构象发生改变，切割后的DIAP1进一步结合到成熟的drICE上，抑制drICE的蛋白酶活性，并促进drICE的泛素化。凋亡诱导因子Reaper、Hid和Grim（RHG）能够阻止DIAP1介导的drICE抑制作用。在细胞中，这些凋亡调控通路受到精确调控。然而，目前科学家们对于DIAP1介导的drICE抑制作用的分子机制尚不完全清楚。

在这篇文章中，研究人员首先确定了未切割的DIAP1–BIR1的X射线晶体结构，分辨率为2.4 Å，结构显示DIAP1通过氨基末端序列与BIR1的保守沟槽结合，形成自抑构象。随后，研究人员解析了活性drICE与切割后的DIAP1–BIR1结合形成的复合物的3.5 Å晶体结构，初步揭示了DIAP1介导的drICE抑制作用机理。此外，结合大量的生化实验数据，研究人员鉴别了调控DIAP1、drICE和RHG蛋白相互作用的决定因子。这些研究发现为深入研究细胞凋亡调控机制提供了重要的实验基础数据。

施一公教授是世界著名的结构生物学家，其课题组长期从事肿瘤抑制因子和细胞凋亡调节蛋白、重大疾病相关膜蛋白以及胞内生物大分子机器的结构与功能研究。不久前，施一公课题组在原核细胞蛋白酶体调节亚基MecA-ClpC复合物的晶体结构与功能的研究中取得重大突破，该研究成果公布在Nature杂志上。

ATP依赖的可调控蛋白质水解广泛存在于大多数生命体中，对于及时清除机体内的垃圾蛋白以及调节蛋白具有重要作用。原核生物中负责这一功能的蛋白酶体由调节亚基（Clp/Hsp100家族成员）和催化亚基ClpP两部分组成。研究发现，Clp/Hsp100家族蛋白以六聚体形式执行功能。ClpC是Clp/Hsp100家族的重要成员，含有两个AAA+（ATPases associated with diverse cellular activities）结构域（核酸结合结构域）。与该家族其他成员不同，ClpC的六聚体形成及其激活需要接头蛋白MecA的参与。利用ATP水解的能量，激活后的六聚体MecA-ClpC分子能够去折叠特异性蛋白质底物，并将生成的去折叠多肽链转运到ClpP中降解。然而，MecA如何介导ClpC形成六聚体并激活ClpC的分子机制仍未明确。

自2007年6月起，施一公教授领导的课题组一直致力于对原核细胞内蛋白酶体调控机理的研究。经过3年多的努力，该课题组首次解析了枯草芽孢杆菌内蛋白酶体调节亚基MecA-ClpC复合物的三个相关晶体结构，并结合大量的生化实验数据，揭示了六聚体MecA-ClpC复合物的组装方式，阐明了MecA介导ClpC激活的分子机理，并提供了MecA-ClpC执行功能的结构基础。这些发现对揭示其他Clp/Hsp100分子机器的组装方式具有重要借鉴意义，并为研究真核生物内更为复杂的泛素-蛋白酶体系统提供了方法论和实验基础。