《翻譯後修飾對人朊蛋白致病結構形成的調控》是依託武漢大學，由梁毅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：翻譯後修飾對人朊蛋白致病結構形成的調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梁毅
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傳染性海綿體腦病(又稱prion疾病)是一種能夠在人類與許多哺乳動物之間相互感染的致死性神經退行性疾病，其極強的傳染性給人類健康帶來了重大威脅。本項目以人朊病毒蛋白及其病理突變體為研究對象，研究糖基化修飾、糖基磷脂醯肌醇定位修飾以及生理擁擠環境對人朊蛋白致病結構形成的調控機制，比較生理擁擠環境和稀溶液中翻譯後修飾的人朊蛋白與無修飾的人朊蛋白的分子生物學效應和功能差異，觀察翻譯後修飾的人朊蛋白聚集體在細胞中的定位，檢測這些修飾是否顯著提高人朊蛋白纖維對蛋白酶K抗性、是否調控朊病毒蛋白的細胞毒性和感染性，用固體核磁共振、透射電子顯微和原子力顯微等技術在高級結構水平上研究翻譯後修飾和生理擁擠環境調控人朊蛋白致病結構的分子基礎，闡釋糖基化和GPI修飾在人朊蛋白致病結構形成過程中的作用，進而驗證朊病毒蛋白protein-only假說，也為prion疾病的發病機制、診斷方法和藥物開發提供新的理論依據。
結題摘要
傳染性海綿體腦病（又稱prion疾病）是一種能夠在人類與許多哺乳動物之間相互感染的致死性神經退行性疾病，其極強的傳染性給人類健康帶來了重大威脅。糖基化修飾是朊蛋白（PrP）最重要的翻譯後修飾之一。我們通過confocal實驗發現，野生型人朊病毒蛋白定位於細胞膜上，而人PrP糖基化位點附近的病理突變體V180I和F198S則主要定位在細胞質中。我們又構建了糖基化位點單突N181D和N197D、雙突N181/197D、三突N181/197D/T199N和糖基磷脂醯肌醇（GPI）突變體，發現N181D、N197D和三突N181/197D/T199N都主要定位於細胞膜上，而N181/197D和GPI突變體則定位在細胞質中。因此GPI定位修飾在PrP的亞細胞定位上發揮著決定性的作用，但N-糖基化修飾對PrP的亞細胞定位也是不可或缺的。我們通過PK梯度酶解、超離和流式細胞實驗發現，跟定位於細胞膜上的野生型人朊蛋白相比，定位在細胞質中的N181D/N197D、V180I和F198S更容易發生異常積聚，具有更強的蛋白酶K抗性。因此人朊蛋白N-糖基化程度越低，其對PK的抗性就越強，PrP就越容易積聚，所產生的氧化壓力和神經細胞毒性也會越大，越容易誘發prion疾病。我們還發現病理濃度鋅離子和野生型人朊病毒蛋白緊密結合，顯著改變聚集體構象；然而鋅離子只能和八肽重複序列缺失突變體PrPdeltaocta較弱地結合，對聚集體構象也沒有明顯影響。因此鋅離子改變PrP積聚途徑和聚集體結構主要通過其與PrP八肽重複序列相結合來實現。我們建立了病理濃度鋅離子調控類朊病毒蛋白Tau磷酸化修飾和積聚的細胞模型，鋅離子不僅通過與Tau蛋白結合直接促進其積聚，更能對Tau蛋白異常的翻譯後修飾起調控作用而進一步促進Tau蛋白的積聚及毒性；纖維形成片段決定了Tau蛋白具有生長纖維、誘導神經細胞凋亡和誘發阿爾茨海默病的能力。上述研究從PrP積聚和細胞毒性兩個方面闡釋了PrP糖基化修飾與prion疾病之間的關係，揭示了鋅離子發揮毒性作用的機理和鋅離子修飾朊病毒株型的分子機制，揭示了糖基化修飾調控PrP積聚和細胞毒性的分子機制及其在人朊蛋白致病結構形成過程中的作用，驗證了朊病毒蛋白protein-only假說，並有助於對prion疾病的預防、早期診斷和治療。
