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武汉家教:武汉大学梁毅课题组揭示朊病毒蛋白病理聚集多态性分子机制

发表日期:2021-9-9 作者:武汉大学家教网 电话:170-9270-2050

9月8日,SciencAdvanc影响因子14.136以长文(ResearchArticl情势在线发表梁毅教授的最新研究功效,该工作在原子水平上解析了朊病毒蛋白病理突变体E196K纤维的高分辨率冷冻电镜结构,提醒了朊病毒蛋白病理沉积多态性的分子机制。

论文题为“GenetpriondiseasrelatmutatE196Kdisplaianovelamyloidfibrilstructurrevealbycryo-EM家族遗传性prion疾病相关病理突变体E196K淀粉样纤维的冷冻电镜结构及功能)武汉大学为第一署名单位,生命科学学院博士后王利强、中国科学院生物与化学交叉研究中心博士研究生赵焜和武汉大学生命科学学院2020级博士研究生袁菡烨为共同第一作者,梁毅教授和中国科学院生物与化学交叉研究中心刘聪教授为通讯作者,华中农业大学生命科学技术学院殷平教授和武汉大学生命科学学院2019级博士研究生李香凝等参与了该论文的研究任务。这项研究使命得到国家造作科学基金委和国家科技部的帮助。

由朊病毒蛋白(PrP体内发生错误折叠所导致的传染性海绵状脑病(又称prion疾病)一种慢性并可在多种哺乳生物之间传布的致死性神经退行性疾病。1997年诺贝尔心思或医学奖得主PrusinS.B.起头描写了朊病毒(prion即蛋白质感染因子。遵照病发特性,Prion疾病分为散发性、家族遗传性和传染性三种类型,家族遗传性prion疾病的发生与朊蛋白基因PRNP突变密切相干,已发现引起家族遗传性prion疾病的PrP突变位点共33个,包孕42种家族遗传性prion疾病。这些分歧的病理突变体可以或许形成朊病毒不同的株型,引起分歧的临床症状,导致不合疾病的产生,如克雅氏病(Creutzfeldt-Jakobdisease,CJD致死性家族失眠症(fatalfamiliinsomnia,FFI和格斯特曼氏综合征(Gerstmann-Str?ussler-Scheinkdisease,GSS等。

野生型人朊病毒蛋白纤维冷冻电镜结构及功能前期任务(2020年6月8日发表于NaturStructur&MolecularBiologi做作·结构与分子生物学》中,梁毅教授研究团队剖析了全长野生型朊蛋白纤维的布局,初次在原子水平上揭示了PrP由细胞型朊蛋白(PrPC向病理型朊病毒蛋白(PrPSc结构改变的机制,开导分歧的病理突变体在调治朊病毒蛋白构象转化中可以或许发挥着不同的感化。然则朊病毒蛋白病理沉积多态性的分子机制是什么仍是干扰科学界的谜题。

基于前期堆集,该研究在原子水平上解析了朊病毒蛋白病理突变体E196K纤维的高分辨率冷冻电镜结构(3.07?发明E196K纤维核心重要由其C端的175-217构成。E196K纤维由两股原纤维以左手螺旋的方式缠绕而成,纤维宽度为22nm纤维核心直径是11nm半个螺旋周期为126.4nmE196K纤维每股原纤维的核心包孕5个b-折叠布局(从b1b5E196K沉积过程中,两股原纤维通过来自两个亚基的Lys194和Glu207之间和Lys196和Glu200之间造成的4对盐桥发生相互感化,形成一个长的之字形相互传染感动界面。同时,关于E196K纤维每个亚基包含一个亲水腔这样新奇的布局,研究团队对于其病理学意义进行了摸索,发明E196K纤维也能和刚果红结合,而且其蛋白酶抗性和构象稳定性均较着低于野生型PrP纤维。这项任务的实施功效表白,E196K错误折叠过程中,E196KPrPCC端的两个a-螺旋转变成E196K纤维的五个b-折叠布局,Cys179和Cys214之间的二硫键起到稳定淀粉样纤维结构的感化。

这项任务的研究功效首次提醒了E196K纤维和野生型PrP纤维之间的关键结构差别:1E196K纤维造成的亲水空腔,而野生型PrP纤维则形成了疏水空腔;2E196K纤维造成的既包含亲水又包含疏水的原纤维界面,而野生型PrP纤维则形成了短的亲水原纤维界面;3E196K纤维造成了5个b-折叠布局,而野生型PrP纤维造成了6个b-折叠布局;4E196K纤维相较野生型纤维具有更不稳定的构象。这项钻研在原子水平上揭示了朊病毒株型形成分化的机制,证明不合株型的家族性病理突变能够破碎摧毁朊病毒蛋白纤维中重要的相互感化(例如盐桥)使得这些病理突变体纤维结构造成了完全不合于野生型朊病毒蛋白纤维的构象,因此分歧的病理突变体在调治朊病毒蛋白构象转化中可以或许发挥着不同的感化,并使得生长新的基于PrP纤维布局的prion疾病治疗药物成为能够,为PrPSc结构与致病功能的深入研究和回答“朊病毒株型是怎么造成的奠基了分子根本,具有首要的科学意思。