朊蛋白的細胞膜定位與其構象轉變的關係

《朊蛋白的細胞膜定位與其構象轉變的關係》是依託華東師範大學，由俞國華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：朊蛋白的細胞膜定位與其構象轉變的關係
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：俞國華
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

根據 Prion學說，朊蛋白類疾病是因蛋白質構象轉變引起的疾病，目前該學說已經基本被證實。但是，在體內，正常的朊蛋白PrPC是如何通過構象轉變而成為致命的朊病毒PrPSc的，關於其中的機理卻知之甚少。..在原有工作基礎上，我們提出如下構象轉變模型：（1）朊蛋白與細胞脂膜的相互作用在這個過程中起到關鍵的作用；（2）朊蛋白的構象轉變並不局限在脂筏區（Raft），也可以在非脂筏區（Non-raft）發生。..本項目是設計一個實驗：將正常情況下定位於Raft區域的PrP分子移出，到達細胞膜的Non-raft區域， 然後通過檢測該Non－raft定位的PrP分子是否可以轉變成PrPSc，來驗證我們的理論模型。具體，我們將從細胞和動物兩個不同的水平來進行實驗。..該項目的順利完成，將有助於回答該類疾病發病機理的核心問題，即朊蛋白構象轉變以及後續病理變化的分子機制。

結題摘要

本項目提出了一個新的PrP構象轉變模型：PrPC作為一個GPI錨定分子，主要定位於細胞膜的“Lipid raft” 區域內，細胞質膜Raft區域存在抑制PrP分子與細胞表面脂分子的相互作用的機制，而細胞表面脂分子在促進PrP分子構象轉變方面具有重要作用。本項目通過在PrP的C端用一段Qa分子的穿膜區替代PrP分子中的GPI錨添加信號，從而將PrPC分子從Lipid raft區域移到Non-raft 區域，同時，在Qa分子和PrP分子之間之間插入一段高度靈活、易於彎曲的親水Flag肽段，讓Non-raft定位的PrP分子更容易與細胞表面的脂分子相互作用，從而更容易發生構象轉變。 本項目設計了如下三種PrP分子：（1）PrP(wild-type)；（2）PrP(1-230)-3aa-Qa;（3）PrP(1-230)-Flag-Qa。我們分別從細胞和動物兩個水平對3種PrP分子的構象轉變能力進行了比較。 在細胞水平，我們證明了：（1）三種PrP分子都可以轉變成PrPSc構象；（2）PrP(1-230)-Flag-Qa的構象轉變能力比PrP(1-230)-3aa-Qa更強。細胞水平的結果符合我們的PrP構象轉變模型。 在動物水平，我們成功獲得了1個表達PrP(1-230)-3aa-Qa的轉基因鼠（Only15）和2個表達PrP(1-230)-Flag-Qa的轉基因鼠（Flag6，Flag11）。在接種朊病毒後，作為對照組的PrP+/-基因型小鼠：其中接種Prion的小鼠均已發病，而接種PBS的小鼠均沒有發病。作為實驗組的三個雜合子轉基因小鼠（Flag6，Flag11, Only15）：無論是接種Prion的小鼠還是接種PBS的小鼠，一直沒有明顯的發病症狀，病理分析也顯示沒有海綿狀空泡。我們分析：轉基因小鼠不發病的主要原因是：外源轉基因突變型朊蛋白本身的表達量過低導致的。 總結：雖然動物水平的實驗未能成功，但是細胞水平的實驗結果與我們的模型吻合。說明：細胞質膜Raft區域確實可能存在抑制PrP分子與細胞表面脂分子的相互作用的機制。這對於理解該類疾病發病機理的核心問題，即朊蛋白的構象轉變，具有重要意義。