细胞这时死亡，常为生物体维持整体健康所必需。研究人员正在揭开细胞自杀指令链之谜。

在人类社会，自杀常似非理性的冲动行为。在生物体的细胞社会中并非如此。像英雄的战士，为了整体利益而作出自我牺牲，生物体内多余的细胞、威胁健康的细胞，常按指令、经有序的步骤而自杀，叫做程序性细胞死亡，或叫细胞凋亡。

在细胞表面的特化蛋白质的受体是如何启动细胞内的自杀机器的，直到一年前一点，还完全是个谜。但是，在近期火爆的研究活动中，世界上少数实验室已在解开一个受体所激发的指令链的复杂迷宫。虽未全部解开，但似能看出：不同类型细胞有其特殊的细胞自杀指令链；对一些自杀指令，有其独特的易感模式；对其它自杀指令的反应则是加强免疫。“这真是奇迹！”对此作出贡献的密西根大学医学院的维希发 · 狄克特（Vishva Dixit）说，“我从未见哪个学术领域进展如此之快！”

研究人员希望，他们现正探索的细胞自杀指令链将有助于对胚胎发育、免疫系统正常运作等有关过程的深入了解，并带来与细胞凋亡有关疾病的新疗法。例如，癌症可能乃细胞凋亡发生故障所致；退行性神经疾患可能由于不正常细胞凋亡导致的神经细胞损失。

“10余年前，人们不信细胞凋亡与疾病有关，”芝加哥大学的免疫学家、细胞凋亡研究人员克雷格 · 汤普生（Craig Thompson）说，“现在，几乎所有的人都相信了。问题是，它是怎样被引起被调节的？”细胞自杀指令链可能抓住了问题的答案，并从而为药物提供重要靶点。

70年代中期，免疫系统细胞产生的一种神秘的因子能使细胞死亡的现象启发了研究人员，成为受体激发细胞死亡的最初闪光。该因子乃被授予肿瘤坏死因子（TNF）的绰号，并被很多实验室所认定。至1990年，TNF的两种不同受体（分别称为TNFR1和TNFR2）的编码基因克隆成功。

在此期间，又发现了另一激发细胞死亡的受体，80年代后期，德国癌症研究中心的彼得 · 克拉姆（Peter Krammer）的研究组与东京医学科学研究所一研究组在多种类型细胞表面认定了一种受体，日本人称之为Fas而德国人称之为APO-1，该受体可被免疫系统的有些杀伤细胞上的称做Fas配体（FasL）的蛋白质所激活，导致细胞死亡。

FAsL与Fas以及TNF与其受体间的交互作用，协助免疫系统清除有潜在危险的细胞，例如披病毒感染上的细胞。研究终于证明，Fas属于TNF受体家族；该家族的其它受体也陆续被发现，虽然不都激发细胞死亡。

发现Fas以及TNF受体之后不久，研究人员在细胞内部，认定了一种蛋白质，它与上述受体联接，并导致细胞死亡。它是一种蛋白质切割酶，或蛋白酶，叫做白细胞介素-1β转化酶（1CE），原先它被认定为哺乳动物炎症中之主角，1992年，麻省理工学院的罗伯特-霍维兹（Robert Horvitz）研究组克隆成功编码蛋白质CED-3的基因，并发现CED-3与ICE化学结构相似，提示两者可能有相似功能。不久，哈佛医学院的容林（Juying Yuan）研究组在培养的小鼠与鸡的细胞证实，ICE的活化可引起细胞死亡，从而证明了上述观点。结果证明，ICE属于促成细胞凋亡的蛋白酶大家族之一员，它可能激活杀伤细胞的蛋白质。

顺藤摸瓜

当ICE第一个被视为分子杀手时，研究人员对Fas及其它细胞表面受体如何传导其死亡指令给细胞内的ICE家族，尚无线索可循。为解开这个谜，他们从细胞表面往里，搜索与Fas或TNF受体有直接交互作用的蛋白质。去年，有4个研究组获得成功。以色列魏茨曼研究所的大卫 · 瓦拉克（David Wallach）研究组发现联接于Fas的一种蛋白质，命名为MORTI；狄克息特研究组也认定该蛋白质，命名为FADD。与此同时，哈佛医学院的白里安 · 西伊特（Brian Seed）研究组发现与Fas联接的另一种蛋白质，命名为RIP；而杜拉里克公司的大卫 · 哥特尔（David Goedel）研究组发现联接于TNFR1的一种蛋白质，命名为TRADD。

TRADD与FADD代表与TNF受体或Fas联结的有死亡区结构的蛋白质（death domain protein），这类蛋白质，都有共同的80个氨基酸的序列。1993年该序列首先发现于Fas本身。接着，哥特尔研究组发现该序列于TNFR1。因为它是受体激发细胞死亡所必需，被称为“死亡区”

为进一步确定这3种蛋白质是如何引起细胞死亡的，研究人员人为地启动它们在细胞的表达。在所有3种蛋白质中，“过度表达”均促使细胞自杀。但当过度表达者只是3种蛋白质之部分时，竟出现了截然不同的现象，给研究人员提供了它们在细胞自杀指令链中作用的线索。

结果证明，MORTI/FADD的作用是最易理解的。若干实验室的主要结果都是：单独过度表达MORTI/FADD的死亡区不引起细胞死亡；但是，单独过度表达去掉死亡区后的其余部分，却引起细胞死亡。哥特尔说，这现象提示，MORTI/FADD是死亡区依赖诸步骤中之“顺流中之一步”：死亡区从Fas接受死亡指令，但死亡区本身对激发下一步骤并非必需。

搞清这点，接着就得搜索死亡指令链的下一个环节，即与MORTI/FADD联结的蛋白质。前不久，问题的答案出来了，非常令人兴奋。瓦拉克研究组、狄克特研究组与克拉姆研究组协作，用不同方法，找到了这一蛋白质；并证明，它就是ICE蛋白酶家族之一员。

这结果说明，MORTI/FADD把Fas直接与ICE样酶联接起来。这ICE样酶，瓦拉克研究组称之为MACH（MORT1 associated-CED-3/ICE homolog），狄克特与克拉姆称之为FLICE（FADD-like ICE），与ICE有相似的联接蛋白质的区。芝加哥大学的汤普生惊叹道：“这指令链确实是短！直接到达ICE蛋白酶！一下就被找着了！”

虽然起始于FasL的细胞自杀指令链是明显地短而直，起始于TNF者却较曲折，且有疆界未定者。TNFR1与TRADD交互作用。TRADD不似MORT1/FADD，其死亡区接受并直接传出死亡指令。这可从研究人员分别过度表达其死亡区和蛋白质其余部分的结果看出：单独死亡区能引起细胞死亡，单独蛋白质其余部分则否。这结果说明，TRADD的死亡区像一个“接头”，它联接TNFR与其它蛋白质，活化它们，杀伤细胞。（RIP的作用不够清楚。其行为像TRADD，但Fas显然不需这样一个“接头”，因为它能直接联结于MORT1/FADD）。

研究人员现在相信，上述与TNF杀伤细胞有关的其它蛋白质包括：MORT1/FADD与FLICE/MACH，这结论来自下述实验：修改上述蛋白质，使之只接受而不传导死亡指令，则TNF不能使细胞死亡。哥特尔说：“最容易的解释是，MORTI/FADD与FLICE/MACH两者都是TNF使细胞死亡所必需”。但他告诫道，把TRADD简单地解释为直接联接TNF受体与MORT1/FADD之桥，可能不正确。

他说，一则，没有人证实，在TNF引起的细胞死亡中，TNFR1经TRADD与MORTI/FADD联接。二则，FasL引起细胞死亡只需几个小时，而TNF则需一天甚至更长。

如果说，上述TNF指令链不够复杂的话，那么，还有更复杂的。TNF的两种受体存在于绝大多数细胞。TNFR2，像TNFR1，活化NF-kB，在有些细胞类型，还能引起细胞死亡。但，TNFR2不同于TNFR1，它没有死亡区，不直接联接TRADD，但联接于两个蛋白质，TNF受体联系因子1（TRAF1）与TNF受体联系因子2（TRAF2）。这是哥特尔实验室的迈克 · 罗斯（Mike Rothe）于1994年所发现。

在上述报道中，哥特尔研究组证明，阻断TRAF之活性，也就阻断了TNF经任一受体激发NF-kB之能力。这提示，任一受体均经TRAF而激发NF-kB，纵使TNFR1不直接联接TRAFS，但哥特尔研究组发现了明显的联接：TRAF2联接于TRADD，两者在激发细胞凋亡的指令链与激发NF-kB的指令链之间，架起了桥梁。“TRADD与TRAF2之间的交互作用，使得TNFR1与TNFR2都分属两个指令链”，美国国立变态反应与传染病研究所的迈克 · 勒拿度（Mike Lenardo）说。他是研究TNFR2的杀伤能力的。

决定因素

在TNF指令链上，还联接着另一种蛋白质，对决定细胞是否死亡是起作用的。那就是神秘的能抑制细胞凋亡的一组蛋白质（IAPS）。它们是乔治亚大学的路易士 · 密勒（Lois Miller）的研究生罗列 · 克莱姆（Rollie Clem）于1993年所发现。感染昆虫的杆状病毒在复制前不能让宿主细胞死亡。克莱姆在搜索其有这种功能的基因时，发现了IAPS。但在哺乳动物，IAPS也有其对应蛋白质。

—年半前，抑制神经细胞凋亡蛋白质（NAIP）首先被发现。它与病毒IAPS有某些结构相似。渥太华大学的阿列克塞 · 马坎兹（Alex Mackeneie）研究组发现，当NAIPS编码基因发生突变，则胚胎发育期脊髓运动神经元死亡，导致致命的脊肌萎缩。该研究组接着证明，正常的NAIP能防止神经细胞死亡。

若干实验室在果蝇与哺乳动物细胞发现了病毒IAP的近缘家族成员。其中，有些细胞的IAPS阻断细胞凋亡，但研究人员迄今未搞清，它们在何处并如何施展其作用的。哥特尔实验室提供了一条线索。他们发现IAPS与TRAF1及TRAF2形成复合物，提示它们作用于指令链之前部，但交互作用的生化影响尚不清楚。

尽管不确定，有些研究人员认为，IAPS的作用可能像开关，它能决定TNF激发哪条指令链。弗克斯提出，IAPS可能把TRADD拉向TRAF2，防止丁RADD与MORTI/FADD交互作用，使细胞从激发凋亡指令链偏向激发NF-kB指令链。“这倒是一个很有兴趣的模型”，芝加哥大学的汤普生说。但他注意到，这是迄无证据的。

纵使结果证明这模型是正确的，它也不可能概括全部过程，因为还有其它因素，可能影响细胞的自杀倾向。这包括细胞内存在的称作BCL-2的蛋白质水平。它的作用方式尚不清楚，但它也是防止某些细胞死亡的。

种种分歧，导致研究人员作出结论 :虽然细胞自杀指令链上有一些共同环节，像MORT1/FADD或ICE，可供充分使用，但从受体到达ICE还有数不尽的变异、侧链或旁路。例如，各种细胞类型可有其自身的ICE家族，它们又各有其自身独特的活化蛋白或抑制蛋白，正如各种细胞有其自身特有的FADD，TRADD，TRAFS，和IAPS的水平，这些因素都影响着细胞走向或离开死亡。密西根大学的狄克特说：“可能是所有这些因素的平衡，决定一个细胞是死还是活”。这意味着，细胞自杀指令链的探索者们尚需付出几年的时间和精力。

[Science，1996年8月9日］