兔和人朊病毒蛋白PrPC與銅離子結合特性的差異研究

《兔和人朊病毒蛋白PrPC與銅離子結合特性的差異研究》是依託廈門大學，由林東海擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：兔和人朊病毒蛋白PrPC與銅離子結合特性的差異研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：林東海
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

傳染性海綿狀腦病（TSE）是一類致死性的中樞神經系統退行性疾病，目前尚無有效的檢測和治療手段。該病的發生與宿主自身基因編碼蛋白prion的構象變化緊密相關。正常細胞型PrPC沒有致病性，但在一定條件下轉化成異常瘙癢型PrPSc後將導致TSE。銅是體內各組織不可或缺的微量元素，包括TSE在內的許多神經疾病都與銅代謝失衡密不可分。本項目在測定了抗TSE感染的兔PrPC溶液結構和動力學的工作基礎上，利用多種譜學和生化手段系統地研究兔PrPC與銅離子的結合特性，從結合位點、結合能力、結合模式、動力學行為以及因結合產生的結構和功能改變等方面進行探索；並平行地研究TSE易感的人PrPC與銅離子的結合特性，比較兩者的關鍵差異，深入地闡述兔PrPC不向PrPSc轉化、從而不感染TSE的分子機制。該項目有助於闡明異常型PrPSc的形成機理，揭示TSE的傳染和發病機制，具有深遠的科學意義和潛在的套用價值。

結題摘要

傳染性海綿狀腦病（TSE）發生與prion構象從細胞型PrPC轉變為瘙癢型PrPSc相關。PrPC寡聚化是prion構象轉變過程的重要環節。TSE與銅代謝失衡相關。Cu2+與PrPC相互作用、Cu2+對PrPC寡聚化作用及其機制尚不清楚。用FPLC、CD、DLS、NMR、XANES等技術，研究TSE易感的人PrPC（91-230，HuPrPC）和TSE耐受的兔PrPC（91-228，RaPrPC）：(I) RaPrPC和HuPrPC與Cu2+相互作用（親合力，結合位點）；(II) RaPrPC和HPrPC寡聚化及寡聚體性質；(III) Cu2+對RaPrPC和HuPrPC寡聚化作用及對RaPrPO和HuPrPO性質影響。主要結果：（1）測量了RaPrPC和HuPrPC與Cu2+親合力。（2）發現Cu2+能促進PrPC從α-螺旋為主構象轉變為β-摺疊為主構象, Cu2+結合對HuPrPC結構影響強於RaPrPC。（3）發現Cu2+能降低PrPC結構穩定性, HuPrPC減低比RaPrPC明顯。（4）測定了RaPrPC和HuPrPC上Cu2+結合位點空間結構(由His95、Gln97、Met107、His110組成)。（5）建立了高效製備PrPO方法, 發現PrPC寡聚化與孵育時間、寡聚溫度、NaCl濃度緊密相關。溫度越高，PrPO形成速率和生成量越大；37℃和47 ℃下HuPrPO形成速率和生成量大於RaPrPO；NaCl能促進PrPC寡聚化，提高NaCl濃度降低HuPrPC 變性溫度效果強於RaPrPC。（6）表征了PrPO性質, 發現PrPC構象以α-螺旋為主，PrPO以β-摺疊為主，HuPrPO和RaPrPO二級結構相似；測量了PrPC和PrPO粒徑，RaPrPO粒徑稍大於HuPrPO；發現RaPrPO PK酶抗性和細胞毒性低於 HuPrPO。（7）提出兔子TSE抗性可能緣於幾個因素：RaPrPC具有高結構穩定性、低寡聚體形成速率和生成量；RaPrPO具有低PK酶耐受性和細胞毒性。（8）發現Cu2+能提高PrPO結構穩定性，HuPrPO提高比 RaPrPO明顯。研究成果闡明了Cu2+與RaPrPC、HuPrPC、RaPrPO和HuPrPO相互作用, 有助於理解Cu2+對PrPC寡聚化作用及TSE發病機制。撰寫了7篇與項目直接相關的論文（發表了3篇SCI論文）。