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蛋白质化学研究新热点:普里昂型蛋白的益害简评(二) 精选

已有 4422 次阅读 2019-5-29 10:45 |个人分类:科技评论|系统分类:科普集锦

 

蛋白质化学研究新热点:普里昂型蛋白的益害简评

              (二)

杨顺楷    四川  成都


4.我国学者首次在病毒实验发现:普里昂蛋白作为病毒表达因子的研究(NATURE COMMUNICATION,2019,10359)


   普里昂是一种什麽样的蛋白呢?它是一类能够着手从事蛋白多重构象研究的蛋白,并显示出独特的聚集物性质,其中至少有一种具有自我增殖(遗传)的特点。在哺乳类动物存在的普里昂蛋白,即淀粉样蛋白能诱发形成中枢神经系统的淀粉样噬斑,引起动物的神经退行性疾病。这种普里昂蛋白病变可导致多样性病种,例如库鲁病(食用死尸肉),克-雅氏综合征,家族致死性失眠症,格斯特曼综合征,牛海绵状脑病(瘋牛病),痒羊病,以及鹿和麋的慢性消耗性疾病。上述疾病共同都具有普里昂蛋白特征,它们都已经在酵母和真菌被鉴定出来。

   真菌的普里昂蛋白并非是对其宿主有害,反而借助对它们的研究有助于我们了解哺乳类动物的普里昂蛋白是如何增殖或遗传的;近来已经在细菌和植物发现存在普里昂蛋白。迄今为止,如果不是全部,至少大多数非哺乳类动物的普里昂蛋白都是作为非病原体或表观遗传的调节子起作用;事实上,在若干条件下它们是属于一种正常的生物学过程起着重要作用,提供了在某些生长条件下的生长优势。例如,首次在植物中鉴定的普里昂蛋白,就是涉及在作物春化作用过程中,其转录调节因子的光依赖性。这种光依赖性的自我增殖的构象变化,被认为是一种可能转换植物在有性和无性生长之间的信号通路。这就意味着类普里昂蛋白转化能够作为一种传感器,以应答环境的变化,继之调控基因的表达和作用其细胞过程。

   早就认知,普里昂蛋白作用机制,似乎可能对宿主应答环境胁迫提供调控途径。酵母的非孟德尔遗传方式,[PSI+],其普里昂蛋白的诱导速率,就是作为终止转译的表观遗传修饰而起作用。当其细胞暴露在氧化胁迫或高盐度条件下,酵母细胞就启动其普里昂蛋白[MOT3+],就调节细胞壁相关生物发生基因的表达,使其能够耐受高浓度的乙醇。再有一例,就是酵母的转移RNA异戊基转移酶的普里昂蛋白[MOD+]状态,它的作用就是致力于酵母细胞抗真菌药物,如氟康唑和酮康唑。此外还有类普里昂线粒体抗病毒信号蛋白构象和哺乳类细胞结合某些蛋白细胞凋亡的分子事件,活化了下游的免疫或炎症信号途径。这些发现提示在某些条件下能转换一种蛋白成为可遗传的形式,这就可以提供给宿主遗传进化的优势。

这些潜在的进化优势意味着普里昂蛋白应当在各种类型的有机体中广泛存在。病毒这种最微小的生命存在形态,在地球上广泛大量分布;但是以病毒编码的普里昂蛋白,至今尚未利用实验手段鉴定出来,虽然借助生物信息学手段,在研究噬菌体的类普里昂蛋白结构域已经作出预测。

已经知道,苜蓿银蚊夜蛾核型多角体病毒是一种大型双链DNA病毒,它感染昆虫。这种病毒是来自杆状病毒科家族的昆虫杆状病毒属的一个原生种;它已经被广泛用于药物工业作为生产重组蛋白的载体。该苜蓿银蚊夜蛾核型多角体病毒编码的LEF-10蛋白已经作为病毒后表达因子予以鉴定。它被认为是昆虫杆状病毒进化期间,作为选择出来的正性基因之一。虽然在家蚕的核型多角体病毒和苜蓿银蚊夜蛾核型多角体病毒编码的LEF-10蛋白已经作为病毒DNA复制和基因表达的基础作用予以确证,但是对于LEF-10蛋白在病毒感染中的确切作用尚未广泛研究。

   先前作者报告了LEF-10是一种具有能形成独特的抗去污剂(SDS)的高分子聚集物,并且该高分子LEF-10的聚集作用,能够经由病毒后基因表达的过量产生而被诱导,进而导致下调。这些表征的来自昆虫杆状病毒编码的LEF-10蛋白,对应于镜像酵母的普里昂蛋白能够功能替代SUP35的实验研究,可以借助在酵母异源体系和在病毒感染昆虫细胞实验研究结果,揭示出昆虫杆状病毒LEF-10的普里昂蛋白行为。这样作者观察到了感染的高度多重性,能够在在病毒感染的细胞内,诱导LEF-10转化成为聚合物状态;这一结果抑制了病毒后期基因的表达。由此可见,这一研究结果就扩展了现行形成普里昂蛋白,是从具有生命形态的细胞有机体,如酵母菌,到非细胞生命形态病毒的知识面;这就有力支持了自然界生物圈形成普里昂蛋白是广泛分布现象理论假说的实验证据。

                       (待续)

 



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1 蒋新正

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