揭示出与阿尔茨海默病和癌症相关的酶ADAM10的三维结构

蛋白ADAM10在健康的细胞间通信中发挥着至关重要的作用，它的功能故障与神经退化、一些乳腺癌和哮喘存在关联。

在一项新的研究中，来自美国哈佛医学院等研究机构的研究人员揭示出ADAM10的原子结构。他们的发现描述了一种阻止类似剪刀的ADAM10随意地切割蛋白的自动防故障机制。相关研究结果发表在2017年12月14日的Cell期刊上，论文标题为“Structural Basis for Regulated Proteolysis by the α-Secretase ADAM10”。论文通信作者为哈佛医学院的Stephen Blacklow教授。论文#$作者为哈佛医学院的博士后研究员Tom Seegar。

观察ADAM10的详细形状加深了科学家们对这种分子如何正常地发挥作用的理解，并且为探究它如何发生偏差提供基础。这一发现也为开发特异性地作用于ADAM10的药物来治疗它触发的疾病奠定基础。

ADAM家族

ADAM10仅是人体产生的22种ADAM蛋白酶中的一种。作为“解离素（disintegrin）和金属蛋白酶”的缩写，这些酶通常从细胞膜上伸出来，有助细胞通过切掉细胞表面上的关键蛋白对它们的环境作出反应。

比如，当细胞表明上的Notch受体接收到来自相邻细胞的信息时，ADAM10会切割Notch的膜结合部分，从而启动一系列允许这种信息进入接收细胞中的事件。

在大脑中，ADAM10切割被称作淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein， APP）的分子。APP是β淀粉样蛋白（Aβ）的来源而广为人知。作为一种斑块形成物质，Aβ被认为促进阿尔茨海默病产生。但是仅当app被β分泌酶和γ分泌酶加工时，它才变成有毒性的。当某些被称为α分泌酶的ADAM家族成员（包括ADAM10）完成这项工作时，所获得的产物不会淀粉样蛋白，而且似乎是无害的，甚至是保护性的。

考虑到这些作用以及其他的在健康和疾病中的作用，科学家们试图找出：ADAM10如何精确地与各种关键的分子相互作用？是什么阻止它切割附近的每种蛋白？是否能够设计出药物来操纵ADAM10而又不影响其他的ADAM或类似的酶？是否能够仅在大脑中增强ADAM10的活性，或者仅在APP的存在下促进无毒的app加工，同时让ADAM10的其他活性（如Notch信号转导）保持在正常的水平？

通过捕获ADAM10的结构图，这些研究人员能够让人们更加容易地解决这些问题。

图片胜过千言万语

当ADAM10的结构图终于被摄像头而不是X射线晶体分析技术捕捉到时，它与人们期待的中并不相同。Blacklow说，“它并不像是我们基于ADAM22所期待的那样”，其中ADAM22是#^的另一种结构被科学家们破译出的ADAM家族成员。它并不类似于与它#!接近的不属于ADAM家族的分子，比如蛇毒中的一种酶。它也并不符合任何预测的模型。

根据Blacklow的说法，尽管ADAM22看起来像是一个球和一个杯子，但是ADAM10更多地像是箭头形状或者海马形状。

这些研究人员的的重要发现揭示出在年轻的ADAM10从它的前沿一点点地进行切割而产生它的成熟形式之后，它不仅没有受到控制，“而且让细胞表面上的每种蛋白都被剪掉”。相反，一种所谓的富含半胱氨酸的结构域覆盖着含有ADAM10的锐利刀片的口袋，仅当正确的刺激物到来时，才进行剪切。

Seegar说，“这将ADAM10维持在一种受到限制的或者说没有活性的状态。我们并不是第一次猜测存在这样的一种自动防故障机制，但是我们是首次展示这一点。”

从本质上讲，这些研究人员证实ADAM10具有一个“工作端（business end）”，而且该工作端受到它的一个“调节端（regulatory end）”的控制。

接下来，这些研究人员想要了解这种口袋是否被揭示出来的，以及ADAM10是如何识别app的等等。

与此同时，他们已向大众公开了ADAM10的结构细节，“所以任何想要开发治疗阿尔茨海默病的人都能够使用它”Blacklow说。