Caspase是一类主要参与细胞凋亡和炎症反应的半胱氨酸蛋白酶。Caspase-6(Casp6)属于细胞凋亡亚家族,具有较短的pro-domain,是下游effector caspase(也有文献称为executioner)的一员。近年来的研究表明,Casp6除了参与细胞凋亡外,还与神经突触的修剪和神经退化,与神经退行性疾病,例如阿尔兹海默氏症和亨廷顿氏症密切相关。　　 为了研究Casp6的活化和活性调节机制,全长和删除了pro-domain的Casp6酶原(proCasp6H121A和△proCasp6C163A)、模拟Casp6磷酸化状态(△proCasp6S257E)以及共价结合抑制剂Ac-VEID-CHO的活性Casp6的四个不同的结构被解析。所有这些Casp6的结构都显示为同源二聚体,但其活性位点的构象各有不同,分别显示了Casp6的四种不同的状态。　　 与其他caspase不同,AproCasp6C163A的结构显示其大小亚基之间的一个酶切位点190TEVD193以形成β折叠片的形式结合在同一分子的活性位点中,而且其结合方式和位置与Ac-VEID-CHO与活性Casp6的结合方式类似。同时,由于Asp193与Ala194之间的肽键离催化残基Cys163较近,一定的构象变化就可能引发Cys163对Asp193的亲核攻击从而引发Gasp6分子内自切。根据上述结构分析,我认为Casp6的自活化是由在190TEVD193位点的分子内自切引发的,并且通过生化实验证明分子内自切的可能,也证明了这种分子内自切是Casp6自活化的必要条件,而且这种独特机制取决于L2 loop的长度。　　 共价结合抑制剂Ac-VEID-CHO的活性Casp6结构呈现了其活性位点的细节构象,显示了Casp6的底物特异性和底物结合位点的构成方式更类似于initiatorCasp8和Casp9,而与Casp3和Casp7不同。而Casp6的底物特异性决定了其自身的酶切位点20TETD23和190TEVD193是其偏好的底物,而176DVVD179不是。　　 全长酶原形式proCasp6H121A的结构是一个不对称的同源二聚体,其中“结合TEVD”状态单体与与△proCasp6C163A结构非常类似,190TEVD193位点结合在活性位点中;而“不结合TEVD”状态单体的构成活性位点的loop是柔性的,没有可见电子密度。这个结构表明在全长的Casp6中190TEVD193位点可以结合在活性位点中也可以被释放出来,而当pro-domain被切除后,该位点更倾向于结合在活性位点中,或者说其与活性位点的结合变得更加稳定。　　 △proCasp6S257E的结构模拟了Casp6的Ser257位磷酸化的状态。虽然该突变体同时具有两个催化残基Cys163和His121,但却不能发生自切激活。该结构显示,通过L4与L3之间的氢键网络和190TEVD193位点与L3的相互作用,190TEVD193位点被“锁定”在活性位点中,处于一种“结合而不被酶切”的状态。另外,由于△proCasp6S257E的结构与△proCasp6C163A的结构几乎完全一样,意味着在△proCasp6C163A结构中,190TEVD193位点也有可能仅是一种“结合而不被酶切”的状态,需要一定的构象变化才可以发生分子内自切,而Ser257位去磷酸化有可能是引发Casp6分子内自切的动因。　　 本论文中解析的这四个不同状态的Casp6的结构以及相关的生化实验揭示了Casp6分子内自切活化的分子机制,解释了Casp6从全长的酶原形式到完全活化全过程,以及Ser257位点磷酸化抑制其活性的调控机制;同时,高分辨率的结合抑制剂Ac-VEID-CHO结构的解析,提供了Casp6活性位点的清晰图像。上述研究成果为设计和筛选Casp6特异性、不同类型的抑制剂提供了结构依据和理论基础,也为阿尔兹海默氏症和亨廷顿氏症等神经退行性疾病的药物研发提供了新的思路和方向。