細胞凋亡是由引發(fā)劑和效應(yīng)物caspase的連續(xù)激活進行的，在哺乳動物細胞中，引發(fā)劑caspase-9負責(zé)效應(yīng)物caspase-3的激活，這個過程主要依賴于一個特定的多蛋白復(fù)合物。對于caspase-9來說，這個多蛋白復(fù)合物被稱為凋亡體，包括凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)和細胞色素c(CytC)之間的一個異二聚體的七個拷貝。

　　一直以來，科學(xué)家們都希望能弄清楚Apaf-1凋亡體激活caspase-9的分子機制。此前施一公教授研究組發(fā)現(xiàn)以往報道的Apaf-1 CARD(caspase recruitment domain)結(jié)構(gòu)域與caspase-9 CARD之間1:1相互作用不足以激活caspase-9。Apaf-1 CARD和caspase-9之間形成多聚復(fù)合體是caspase-9激活的基礎(chǔ)，而三種類型的獨特界面是多聚復(fù)合體形成的必要條件。而且，研究人員證實了多聚復(fù)合體上的另一個表面區(qū)域在caspase-9激活發(fā)揮必不可少的作用。

　　在此基礎(chǔ)上，這一組研究人員進一步報道了一個凋亡全酶的冷凍電子顯微鏡(cryo-EM)結(jié)構(gòu)，并以此為指導(dǎo)進行了相應(yīng)的生物化學(xué)分析，這些結(jié)構(gòu)與生化分析結(jié)果表明，凋亡體至少能部分通過抑制性CARD結(jié)構(gòu)域的螯合作用來激活caspase-9。

　　研究人員表示此前的機械研究大量依賴于在沒有Apaf-1凋亡體存在的情況下改造的caspase-9，而這項研究中，他們分析了在Apaf-1凋亡體存在情況下的caspase-9活性的生物化學(xué)，結(jié)果表明Apaf-1凋亡體能通過兩種方式來激活caspase-9：一種是由Caspase募集結(jié)構(gòu)域(Caspase recruitment domain，CARD)介導(dǎo)的抑制作用，另外一種是刺激蛋白酶結(jié)構(gòu)域的催化活性。

　　此外，此前施一公教授研究組還在Genes & Development上發(fā)文，通過單粒子冷凍電鏡分析，在3.8 ?的原子級分辨率上，確定了一個完整的哺乳動物凋亡體Apaf-1的三維結(jié)構(gòu)。

　　研究人員確定了一個完整的哺乳動物凋亡體的原子結(jié)構(gòu)(3.8 ?分辨率)。結(jié)構(gòu)分析連同結(jié)構(gòu)引導(dǎo)的生化表征，揭示了細胞色素c如何通過與WD40重復(fù)的特異性相互作用，而解除Apaf-1的自動抑制。與自動抑制的Apaf-1的結(jié)構(gòu)對比，揭示了dATP結(jié)合如何觸發(fā)一系列的構(gòu)象變化，從而導(dǎo)致凋亡體的形成。總而言之，這些研究結(jié)果，闡釋了細胞色素c和dATP介導(dǎo)的Apaf-1激活的分子機制。