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朊蛋白的细胞膜定位与其构象转变的关系
  • 项目名称:朊蛋白的细胞膜定位与其构象转变的关系
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:31172347
  • 申请代码:C180501
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2015-12-31
  • 项目负责人:俞国华
  • 依托单位:华东师范大学
  • 批准年度:2011
中文摘要:

根据 "Prion"学说,朊蛋白类疾病是因蛋白质构象转变引起的疾病,目前该学说已经基本被证实。但是,在体内,正常的朊蛋白PrPC是如何通过构象转变而成为致命的朊病毒PrPSc的,关于其中的机理却知之甚少。 在原有工作基础上,我们提出如下构象转变模型(1)朊蛋白与细胞脂膜的相互作用在这个过程中起到关键的作用;(2)朊蛋白的构象转变并不局限在脂筏区(Raft),也可以在非脂筏区(Non-raft)发生。 本项目是设计一个实验将正常情况下定位于Raft区域的PrP分子移出,到达细胞膜的Non-raft区域, 然后通过检测该Non-raft定位的PrP分子是否可以转变成PrPSc,来验证我们的理论模型。具体,我们将从细胞和动物两个不同的水平来进行实验。 该项目的顺利完成,将有助于回答该类疾病发病机理的核心问题,即朊蛋白构象转变以及后续病理变化的分子机制。

结论摘要:

本项目提出了一个新的PrP构象转变模型PrPC作为一个GPI锚定分子,主要定位于细胞膜的“Lipid raft” 区域内,细胞质膜Raft区域存在抑制PrP分子与细胞表面脂分子的相互作用的机制,而细胞表面脂分子在促进PrP分子构象转变方面具有重要作用。本项目通过在PrP的C端用一段Qa分子的穿膜区替代PrP分子中的GPI锚添加信号,从而将PrPC分子从Lipid raft区域移到Non-raft 区域,同时,在Qa分子和PrP分子之间之间插入一段高度灵活、易于弯曲的亲水Flag肽段,让Non-raft定位的PrP分子更容易与细胞表面的脂分子相互作用,从而更容易发生构象转变。 本项目设计了如下三种PrP分子(1)PrP(wild-type);(2)PrP(1-230)-3aa-Qa;(3)PrP(1-230)-Flag-Qa。我们分别从细胞和动物两个水平对3种PrP分子的构象转变能力进行了比较。 在细胞水平,我们证明了(1)三种PrP分子都可以转变成PrPSc构象;(2)PrP(1-230)-Flag-Qa的构象转变能力比PrP(1-230)-3aa-Qa更强。细胞水平的结果符合我们的PrP构象转变模型。 在动物水平,我们成功获得了1个表达PrP(1-230)-3aa-Qa的转基因鼠(Only15)和2个表达PrP(1-230)-Flag-Qa的转基因鼠(Flag6,Flag11)。在接种朊病毒后,作为对照组的PrP+/-基因型小鼠其中接种Prion的小鼠均已发病,而接种PBS的小鼠均没有发病。作为实验组的三个杂合子转基因小鼠(Flag6,Flag11, Only15)无论是接种Prion的小鼠还是接种PBS的小鼠,一直没有明显的发病症状,病理分析也显示没有海绵状空泡。我们分析转基因小鼠不发病的主要原因是外源转基因突变型朊蛋白本身的表达量过低导致的。 总结虽然动物水平的实验未能成功,但是细胞水平的实验结果与我们的模型吻合。说明细胞质膜Raft区域确实可能存在抑制PrP分子与细胞表面脂分子的相互作用的机制。这对于理解该类疾病发病机理的核心问题,即朊蛋白的构象转变,具有重要意义。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 4
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
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