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朊病毒可直接改变蛋白质

来源:中国医学论坛报
摘要:现代分子生物学研究告诉人们,蛋白质分子中氨基酸的排列取决于基因的表达及一系列复杂的调控机制,因此,DNA链上的基因改变是蛋白质分子变化的基础。然而,一项新的研究发现——朊病毒(prion,又称抗蛋白酶的传染性因子)这一名词曾经让人望而生畏,因为有些朊病毒的毒株可引起疯牛病和人类的克雅病(CJD)。与疯牛病一样......

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  现代分子生物学研究告诉人们,蛋白质分子中氨基酸的排列取决于基因的表达及一系列复杂的调控机制,因此,DNA链上的基因改变是蛋白质分子变化的基础。然而,一项新的研究发现——

  朊病毒(prion,又称抗蛋白酶的传染性因子)这一名词曾经让人望而生畏,因为有些朊病毒的毒株可引起疯牛病和人类的克雅病(CJD)。与疯牛病一样,克雅病是一种导致人类大脑退行性改变的致命性神经系统疾病。朊病毒是正常蛋白质折叠后形成的一种异常形状蛋白质。这种错误折叠是由位于朊病毒蛋白上的朊病毒决定区引起的。由此而形成的朊病毒随后可引起其他正常蛋白质发生错误折叠,从而产生更多的朊病毒。

  朊病毒是自然产生的,正常情况下对机体无害。将朊病毒决定区连接到正常蛋白质上,即可使正常蛋白质变为朊病毒。

  美国芝加哥大学分子遗传学与细胞生物学拉斯克荣誉教授Lindquist领导的研究人员发现,将朊病毒决定区连接到正常蛋白质上,即可使正常蛋白质变为朊病毒,然后只需简单地将这个朊病毒决定区去除,就可使上述过程逆转。(Science2000,287:661; Mol Cell 2000, 5:163)

  论文作者之一、芝加哥大学研究生Sondheimer说:“有趣的是,朊病毒是由一些像Legos(一种儿童拼插玩具)那样可以相互拼接拆卸的区域组成。”

  朊病毒的特性是可直接通过蛋白质传播而不需经过DNA或任何遗传物质。当科学家们首次提出朊病毒具有通过蛋白质传播的特性假说时,多数专家们不以为然,甚至嘲笑。1982年以前,人们普遍认为这种传播需要通过遗传物质的中介。

  圣佛朗西斯科市加利福尼亚大学神经病理科主任、病理学家DeArmonmd说:“蛋白质本身就能将不同的三维结构传递下去,而不需基因的参与。”

  Lindquist与其博士后学生Li首先用酵母朊病毒转化哺乳动物蛋白质。他们发现,当酵母朊病毒的决定区与哺乳动物蛋白质结合时,正常的哺乳动物蛋白就变成了朊病毒。

  Li指出:“这个新的朊病毒与酵母朊病毒具有一些相同的特点。”“它能从正常状态转变为朊病毒状态,在实验中的反应与天然朊病毒一样。”从正常蛋白质转变为朊病毒的空间结构或从后者转变为前者,自然改变的几率是非常低的,大约为百万分之一。

  他们在第二项研究中,发现了一种新的酵母朊病毒。Sondheimer说:“我们已经知道,酵母的6200个蛋白中有两个是朊病毒,”“我们还想了解其中是否有更多的朊病毒。”

  DeArmond认为,这些研究结果对朊病毒和蛋白质的研究都有用,他说:“研究者们正在构建一个更大的课题,即蛋白质的空间构形问题。”

  朊病毒的作用没有DNA的参与,Linquist说:“新形成的蛋白质能不断地在无活性和有活性状态之间相互转变。”这一新的发现使科学家们能够很容易地改变蛋白质,从而了解其结构和功能,并用以治疗疾病。

作者: 肖玮 2004-9-27
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