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Nat Commun:重磅!科学家在原子水平下成功解析诱发朊病毒病关键蛋白的特殊结构

来源:本站原创 2017-11-09 21:21

2017年11月9日 讯 /生物谷BIOON/ --最近,一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自俄亥俄州立大学(The Ohio State University)的研究人员对一种能诱发人类出现遗传退行性大脑疾病的特殊蛋白进行了研究,结果发现,人类、小鼠及仓鼠机体中拥有几乎完全相同氨基酸序列的蛋白质实际上在原子水平下会表现出不同的三维结构。

图片来源:Theint Theint et al.

这种蛋白质会引发家族性脑淀粉样血管病(CAA),而这项研究中研究人员首次在三种不同物种中检测了这种特殊蛋白的结构。研究者Christopher Jaroniec表示,这项研究强调了一个事实,即单一氨基酸的微小改变会诱发蛋白家族中不同蛋白的结构和功能之间出现深远的差异。这些蛋白质的结构和传递特性会出现一些大规模的差异,而这似乎是由一系列碳原子和氢原子位置上发生的一些看似微不足道的差异所引起的。

这项研究并未形成治疗或检测CAA的新方法,而研究人员利用这些蛋白质作为模型来研究为何在不同物种之间会发生朊病毒病的传播,文章中,研究者利用固体核磁共振光谱技术(NMR)对和朊病毒病相关的蛋白质的结构进行了成像及分析。研究者表示,在机体中,和CAA相关蛋白质分子会在大脑的血管壁中形成斑块,但研究人员却并未详细阐明这些斑块的分子结构,2008年,研究人员通力合作对相关的朊病毒蛋白突变体进行了初期的固态研究,最后将发挥功能的可能关键氨基酸数量缩小到了大约30个。

如今,研究者发现,编码为139号的单一氨基酸或许就是关键,其能够帮助朊病毒蛋白突变体采用“人类样”的结构而不是“仓鼠样”结构;而另外一种编号为122的氨基酸则会指导人类和小鼠机体中相同版本的蛋白质之间出现结构性的差异,同时研究者还发现,这两种氨基酸似乎还会引发相同蛋白质序列内部出现结构特殊的“朊病毒株”序列。

我们所熟知的朊病毒病包括牛海绵状脑病(疯牛病)和人类克雅氏病等疾病,这些疾病都非常难以治疗,而且致死率极高,有些疾病甚至可以传播;研究者指出,斑块内大脑朊病毒蛋白所采用的特殊结构被认为对于不同宿主之间疾病传播以及引发疾病非常重要。最后研究者Jaroniec表示,目前我们的研究人员正在进行深入研究来解析和家族性CAA相关的朊病毒蛋白突变体的高分辨率分子结构,目的就是对疾病传播背后的因素进行深入完全的理解,而当前研究向这这一目标又迈进了一步。研究人员希望未来其他科学家们或许也能利用类似的方法学来揭示朊病毒疾病传播的结构基础和新型分子机制。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Theint Theint, Philippe S. Nadaud, Darryl Aucoin, et al. Species-dependent structural polymorphism of Y145Stop prion protein amyloid revealed by solid-state NMR spectroscopy. Nature Communications 8, Article number: 753 (2017) doi:10.1038/s41467-017-00794-z

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