美国康奈尔大学威尔康奈尔医学院Julie Magarian Blander为论文的通讯作者,贾宝森博士和石玉华博士为论文的共同第一作者。
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半胱天冬酶5(Caspase 5,简称 CASP5)是半胱氨酸蛋白酶家族中炎症型半胱天冬酶亚家族的成员,参与炎症反应与细胞死亡过程。CASP5与同为炎症型半胱天冬酶的CASP4同源性最高;但 CASP4 是非经典炎症小体激活过程的必需分子,而CASP5对该过程并非必需,其生理功能至今尚未明确。
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本研究发现,CASP5仅特异性表达于人肠道上皮细胞,且存在3 种异构体——CASP5A、CASP5B 与 CASP5C;其中,唯有 CASP5C能够促进 Wnt 信号通路激活,而该通路是上皮发育与再生过程的核心调控通路。
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研究团队在结肠上皮细胞中鉴定发现,Dishevelled是CASP5的关键结合伴侣,该蛋白是介导Wnt受体与β- 连环蛋白降解复合物发生偶联的核心衔接分子。Dishevelled通过自身的DEP结构域(全称为 dishevelled, EGL-10 and pleckstrin)与CASP5的催化结构域发生相互作用。
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与CASP5A、CASP5B不同,CASP5C不携带二者所具有的、具备抑制效应的半胱天冬酶激活与募集结构域(CARD);它能够在核心支架蛋白APC的犰狳重复结构域内,556位天冬氨酸(Asp556)位点对其进行切割,使β- 连环蛋白降解复合物失稳,进而增强Wnt信号通路活性。
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CASP5C的表达水平在快速扩增细胞(transit-amplifying cells,TA 细胞)中达到峰值 ,这类细胞是肠道干细胞的子代细胞,其增殖高度依赖Wnt信号;而CASP5A 与CASP5B则主要在成熟肠上皮细胞中高表达。
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上述研究结果拓展了炎症型半胱天冬酶的功能边界,揭示了其除固有免疫功能之外,在组织稳态维持中发挥的重要作用。