在細胞凋亡過程中，胞質BAX單體轉移到線粒體，使外膜通透化。

2025年6月26日，西湖大學施一公、西湖實驗室黃高興宇共同通訊在Science在線發表題為“Structural basis of BAX pore formation”的研究論文，該研究揭示了BAX各種寡聚體的組裝原理，為BAX介導的線粒體外膜通透性提供了結構基礎。

該研究確定了BAX二聚體的二聚體作為其各種寡聚形式的基本重復單位:弧、線和環。分辨率為3.2埃的BAX重復單元的冷凍電鏡結構揭示了二聚體內部和之間的相互作用。通過突出的α9對重復單元的首尾相連堆疊產生了線、弧、多邊形和環。在結構上表征了四邊形、五邊形、六邊形和七邊形，它們分別包含16、20、24和28個BAX原體。BAX原體間界面的錯義突變破壞孔的形成并削弱其促凋亡功能。該研究報道的各種BAX寡聚體的組裝原理提供了BAX透膜的結構基礎。

細胞凋亡對所有后生動物都是必不可少的。BCL-2家族蛋白BAX調節線粒體通透性。在正常細胞中，BAX主要以單體形式存在于細胞質中。C-末端螺旋α9占據由螺旋α3-α5形成的疏水溝。在細胞凋亡過程中，BAX被BH3-only蛋白如截短的BID (tBID)激活，并移位至線粒體外膜(MOM)。在膜結合后，BAX經歷了進一步的活化步驟，包括螺旋α1的解離，閂鎖(α6-α8)與核心區(α2-α5)的分離，以及核心區的二聚化。產生的活化BAX寡聚體使MOM通透化，允許釋放促細胞凋亡因子，如細胞色素c (Cyt c)。

與所有其他成孔蛋白不同，活化的BAX寡聚體顯示出非常不同的大小和不規則的形狀，表現為弧、線和環，其中每一種都能夠透化MOM。迄今為止，還沒有報道過BAX低聚物的原子結構。尚不清楚需要多少BAX分子才能形成規定大小的孔。BAX寡聚物在尺寸和形狀上的異常靈活性的分子基礎仍然未知。

活化BAX寡聚體的冷凍電鏡結構（圖源自Science）

在這項研究中，研究人員通過BAX線和環的系統結構表征來描述BAX孔的原子特征。報道了平均分辨率為3.2的BAX線和環的共享重復單元(BAX二聚體的二聚體)的冷凍電子顯微鏡(cryo-EM)結構。這種重復單元的首尾相連堆疊產生BAX線、弧、多邊形和環。還在結構上表征了BAX四邊形、五邊形、六邊形和七邊形。觀察到的結構特征與大量公布的數據一致，并為上述關鍵問題提供了答案。該結果解釋了活化的BAX寡聚物如何滲透，或者更準確地說，如何破壞MOM。該結構也解釋了BAX寡聚物的不同形式(弧形、直線和環形)是如何由相同的重復單元組裝而成的。

參考信息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv4314