【讨论帖】朊病毒 - 经验共享

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标题:【讨论帖】朊病毒

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发表于 2013-11-11 15:49 资料个人空间短消息加为好友

小中大

传染性泡状脑炎（TSEs－transmissible spongiform encephalopathies）的临床诊断一直是一个很困难的问题，因为往往要到疾病发展到晚期的时候病人才能表现出临床症状来。Dell'Omo et al.在European Journal of Neuroscience上报道的最新研究发现被不同prion种系所感染的小鼠在临床症状产生之前就表现出生物钟活性的显著改变，而且这些改变是与prion的种系有关的。
研究者将小鼠用三种prion种系进行感染，分别是139A、ME7和牛的泡状脑炎BSE种系301C。用一个自动的跟踪系统，小鼠的活动被连续的监控了七个星期。最显著的活动改变出现的夜间，小鼠最活跃的时期。注射了301C和ME7的小鼠表现出夜间活性的持续抑制，从开始监控时就产生。而139A种系注射小鼠则一开始表现出正常的活性，但在临床症状开始产生后表现出异常的活跃。在11周后，301C注射小鼠表现出比ME7注射小鼠活动少的多。
研究者认为这种监控的系统同样适用与大型动物，这显然是早期诊断的一个重要指标，而且如果活性改变还与病毒种系有关的话，检测出受感染动物是受何种病毒感染也是十分可能的了。

相关文章及链接：Wink
ORIGINAL RESEARCH PAPERS
Dell'Omo, G. et al. Automated home cage monitoring of mice infected with BSE and scrapie differentiates early behavioural changes according to prion strain. Eur. J. Neurosci. 2002 (doi:10.1046/j.1460-9568.2002.02128.x)

FURTHER READING
Collinge, J. Prion diseases of humans and animals: their causes and molecular basis. Annu. Rev. Neurosci. 24, 519-550 (2001) | Article | PubMed |

WEB SITES
Encyclopedia of Life Sciences: prion diseases

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发表于 2013-11-11 15:49 资料个人空间短消息加为好友

小中大

我看到的要点加黑或加红，希望有助于来此的朋友阅读。

对于朊病毒我也知之不多，从上面的贴子中总结出了下面几点，也希望大家一同补充：

1。朊病毒是一种蛋白质病毒，能够自身复制，而因为它没有（或是带有极少量的核酸，小于80bp），所以大体上认为它的复制是宿主细胞编码而成的。如 hp521 提供的材料探讨了几种朊病毒复制的机理：

（1）朊病毒活化了宿主细胞的基因，使原来不编码的部分编码成为病毒蛋白；

（2）很短很短的核酸序列插入宿主基因组内，起到强启动子的作用，将下游基因强制表达（个人理解类似于MMTV mouse mammary tumor virus 的作用机制）；

（3）中心法则的补充，有逆转译酶的作用，使蛋白质直接复制为蛋白质。这种说法到现在为止还是个假想，因为还没有这种酶被发现过。

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发表于 2013-11-11 15:50 资料个人空间短消息加为好友

小中大

2。朊病毒在正常状态下是不致病的，当它从正常构象细胞型（PrPc）转变为异常型（PrPSc）时才会致病。于是又有了关于致病机理的讨论：

根据战友提供的材料，提出了两种模型：

（1）平衡模型，即正常构象更稳定于异常构象
（2）重叠模型，即两种构象的存在有个能量差

我个人理解两种模型其实本意是相似的，即两种构象的变化以能量为基础。

金色田野提供了另一个视野：正常朊病毒蛋白与异常蛋白在蛋白组成上不同，异常蛋白的N端要少出几十个AA，从而使异常蛋白抗蛋白酶，具有感染性。而这种变异蛋白的突变发生位点和种属来源直接与其致病性相关。

这种构象不同又表现为，正常蛋白alpha 螺旋为主，异常蛋白以beta折叠为主。由一些来自于酵母菌的分子伴侣的实验证据推测为：是一些分子伴侣参与了正常蛋白的异常折叠，从而发挥了异常的功能。

话说到此就在想，也许现在还没有找到一个好的方式来分离致病异常蛋白和非致病蛋白，否则也很清楚到底是蛋白质序列改变的问题，还是蛋白质构象发生改变的问题。从现有的材料看起来，这两个问题还不是很清楚。

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发表于 2013-11-11 15:50 资料个人空间短消息加为好友

小中大

相关疾病：
牛海绵状脑病Kuru病
cuturl('http://www.dxy.cn/bbs/thread/413200')

眼镜蛇在一些时日前对朊病毒有过一番论述，原贴链接在上面。他主要提出了一些现在对朊病毒仍悬而未解的疑问，关于其中的一点，到底是朊病毒序列的变化还是构象的变化导致了致病性的产生，我们已经有过些许探讨。下面看一看眼镜蛇的论述：

几个问题：

1。为什么BSE（疯牛病[icesugar75 注]）在英国以前未爆发？

英国20世纪80年代初改变了传统的饲料生产流程，降低了饲料中的脂肪含量，脂肪被认为是免受PRION感染的重要因素之一

2 Kuru病是第一个被发现和PRION有关的人类疾病，但当流行区改变了食尸习俗后，发病率显著降低甚至为零，基本排除了垂直传播或动物传播的可能

目前对于Prusiner 提出PRION 是TSE病原的不同意见（有些个人看法在里面）：
1。 PRION是病原还是病原作用的对象？是因为病原感染宿主后，PRION的二级结构才发生变化，还是PRION在宿主体内自动发生结构改变而致病？怎么实验证实这个事件是我们应该考虑的。

2 。研究表明已有的PRION“毒株”经过传代20代以后仍然保持稳定。单单依靠第遗传二密码如何实现传递如此庞大遗传信息的过程？密码子20个，二级结构的种类就更少了。

3 。现在发现了好几种和PRION有关的人兽共患病，如何在人兽之间流行？有的中间宿主没有确定，有的感染途径如血液等一直未得到肯定。

4。小分子的核酸也可能对UV或离子耐受，而且也发现过ssDNA抵抗UV的先例，是否提示了PRION背后可能至少部分和核酸有关？

5。中心法则及其补充经过了无数次实验的考验。如果Prusiner的学说完全正确，无疑从一定角度对它发起了挑战，尽管我们不能墨守陈规，但对动摇生命科学根基的理论还是应当三思。

所以Prusiner的获奖引起了一些争议，历史上第一次把未获证实的诺贝尔奖授给了至少在相当大程度上还是假说的创立者。我坚信真理越辩越明。

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发表于 2013-11-11 15:51 资料个人空间短消息加为好友

小中大

http://www.dxy.cn/bbs/thread/413200

至此，再次感谢眼镜蛇和 liuqinghai 在本话题开谈前提供的材料和参与的讨论。

我们已经对朊病毒有了一个大概的了解，作为唯一的蛋白质病毒（so far），它给蛋白版带来了这么好的话题。下面，想提一篇文章，关于朊病毒复制机理的文章，欢迎大家共同读一下，有心得可以写在这里，有问题可以提出来，我们共同学习，在讨论中共同进步。

文章来源：Nature 2003 Oct, vol 425, page 717-720

题目：RNA molecules stimulate prion protein conversion

文章简要介绍：我们前面提到过朊病毒非致病性到致病性的转变。这篇文章要证明的假设是，这种构象转变需要RNA分子的存在（in vitro）

大家都有过读文章和写文章的经历，一篇学术文章，首先要有假设(hypothesis)，然后在文章中设计实验来证明这个假设，再从所得到的实验结果得到最终的结论(conclusion)。一篇文章是否严密，首先要看所设计的实验能否验证这个假设，第二个重要的步骤就是，从所得到的实验结果，能否推出文章最后的结论。

应该承认的是 nature 上的文章因为篇幅所限，有些步骤分得不是很清楚。我们暂以这篇文章为例，读一读关于朊病毒的进展，同时来找一下文章的假设、实验和结论都是什么，每一个环节都是否严密。文章能发在 nature 上，它九成会是篇好文章，但不排除被我们挑出瑕点的可能，我们一起来试一下！

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发表于 2013-11-11 15:51 资料个人空间短消息加为好友

小中大

正常朊蛋白的可能功能

PrPc是一种膜糖蛋白，通过GPI锚定于细胞膜。其代谢周期从内质网开始。GPI锚和甘露糖聚糖在那里迅速附着于PrPC，再运送至高尔基体，在该处它们的N-寡糖被修饰并唾液酸化。然后，由分泌小泡运送至细胞外，以GPI锚固定于细胞表面，以磷酸脂酶或蛋白酶处理能将其除去。PrPc正常的半衰期只有3-6小时。它似乎是通过内陷(caveoae)重新进入细胞内降解。其正常功能目前还不明确，可能的功能是：铜结合蛋白；PrPc的表达可能对GABA(γ-氨基丁酸)的受体功能是必需的，通过细胞的信号转导来影响受体的功能；PrPc通过与电压敏感的钙通道相互作用，从而与细胞内钙的调节有关；PrPc可能在细胞上长期存在，起调节突触功能的重要作用。PrPc通过与GABA系统的相互作用而影响昼夜节律；PrP可影响长期记忆；还可能参与淋巴细胞活化[4，15，16，17] (图2-2)。

抗PrPSc形成的研究（请问这一部分是不是指朊病毒蛋白从正常型到异常型需要X蛋白的作用？为什么取名X蛋白呢，不知对X蛋白的研究是否有什么进展。在这里如果把X蛋白理解为“蛋白折叠的分子伴侣”，不知是否合适？）

　　人们未能分离出X蛋白，但已找到确切证据证明其在PrPSc形成中的作用[12]。替换PrPc 214～218位残基会阻止PrPSc的形成。绵羊171位氨基酸残基突变成Arg以后，表现出明显的TSE抗性。167和171位氨基酸残基突变后，也有类似结果[1]。此结论似乎可以反证“氨基酸残基95～170的区域，形成PrPSc与PrPc结合的界面，在残基165～171位组成内环,为X蛋白结合位点”这一推测的合理性。基因突变可以干扰PrPSc与PrPc的结合及Ｘ蛋白的作用。

朊病毒作用于细胞的可能机制
　　朊病毒作用于细胞的可能机制主要是自由基学说。1996年Brown等证实人工合成的人类朊蛋白第106～126位氨基酸残基序列对表达PrPc的神经细胞有毒性作用，对正常的星形胶质细胞或PrPc缺失的小胶质细胞则无毒性[13]。机制是此段多肽提高细胞内氧化自由基浓度，而致使神经元凋亡[7，8，9]。朊蛋白的神经毒性作用基团主要集中于106～126位氨基酸多肽链区域[9，10]。实验表明由PrPc106～126诱导的细胞死亡可归因于凋亡，细胞的凋亡程度依赖于PrPc106～126的浓度[3]。PrP蛋白N-末端的无规卷曲区域可能不直接参与致病过程。

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发表于 2013-11-11 15:52 资料个人空间短消息加为好友

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PRP，非常感谢你的这篇综述，觉得写得很不错，和我们要讨论的话题十分贴近。可是后面几个图，三级结构和构象转变的，看不到。是我电脑的事还是图没有附上？如果手头还有，可否贴上来让大家看一看？

下面这张图是PRP综述里的图一，朊病毒蛋白的二级结构图：

附件

2013-11-11 15:52

43085935.jpg (59.85 KB)

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发表于 2013-11-11 15:53 资料个人空间短消息加为好友

小中大

prp 三级结构

附件

2013-11-11 15:53

10980078.jpg (20.96 KB)

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发表于 2013-11-11 15:53 资料个人空间短消息加为好友

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PrPc向PrPSc转中X蛋白作用模式图。
在此做一下说明，图中的protein X 就是在前文提过的蛋白X，是指导alpha 螺旋为主导的正常朊病毒蛋白变为beta 折叠为主导的异常朊病毒蛋白（致病蛋白）的分子伴侣。刚查了一下，对X蛋白的研究现在还没有更多进展，只知道它是一个分子伴侣。[icesugar75 注]

附件

2013-11-11 15:53

38239610.jpg (18.14 KB)

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发表于 2013-11-11 15:54 资料个人空间短消息加为好友

小中大

这是正常朊病毒的高级结构图：注意它是以螺旋形式为主，折叠形式为辅的。不知眼镜蛇在哪里找到的，是否有折叠形式为主的动画作以对比

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