Nature:科学家破解朊病毒错误折叠之谜——为朊病毒疾病药物的研制铺平了道路

2011/05/19 17:26:43

新研究为搞清朊病毒蛋白如何被转化为错误折叠的蛋白质提供了新的视点。

宿主细胞的朊病毒蛋白能够被转化为错误折叠且具有传染性的瘙痒病形式，并最终引发朊病毒疾病。如今，英国科学家通过开发出一种新的细胞体系，从而为研究朊病毒蛋白如何被转化为错误折叠的蛋白质提供了新的视点。研究人员认为，这一发现为朊病毒疾病药物的研制铺平了道路。

为了更为详细地研究朊病毒的转化，伦敦大学学院的R. Goold和同事开发的朊病毒蛋白在羧基端表达了一个MYC标签。它们被转染进入一个易感朊病毒的小鼠细胞系——该细胞系内生的朊病毒蛋白已被“沉默”了。研究人员发现，被MYC标记的结构在野生型水平上被表达并且正常地局部化，同时在暴露于朊病毒的情况下会完全转化为MYC标记的瘙痒病形式。为了证实这些细胞在产生具有传染性的朊病毒，它们的提取物被用来感染小鼠，后者随后发展出了神经病理类型的朊病毒疾病。

之前的研究表明，重新合成的瘙痒病形式在暴露于传染物质72小时（或更长）后将会出现。有趣的是，研究人员发现，一些MYC细胞会在两个小时内积聚成瘙痒病形式，并且实际上仅仅1到2分钟的暴露便足以导致转化。因此研究人员指出，转化比之前的认识快得多。

那么瘙痒病形式是在哪里合成的呢？质膜暗示了朊病毒转化的位点，事实上，在细胞暴露于传染物质仅1分钟的时间里，瘙痒病形式仅仅出现于质膜上。然而，细胞内的瘙痒病形式在暴露2分钟后才被发现，这意味着它被迅速内吞，并输送进入细胞。实际上，瘙痒病形式在细胞内的位置被发现依赖于暴露的时间长度，即瘙痒病形式在最早的时间点被特有地置于质膜上，并随后分布在细胞内部。

为了证明朊病毒转化能够发生在质膜上，研究人员抑制了内吞作用，这并没有防止瘙痒病形式的形成。重要的是，在经过特定磷酸肌醇磷脂酶C或完全破坏脂筏的介质处理后，瘙痒病形式的水平在MYC细胞中显著下降。因此，最初的朊病毒转化似乎首先发生在质膜上，或许也在脂筏中。然而，通过在瘙痒病形式被内吞后加速转化，细胞内的分隔可能在其中扮演了一个角色。

研究人员在最近出版的《自然—通讯》杂志上报告了这一研究成果。

研究人员指出，通过揭示瘙痒病形式产生的动力学因素和位置，这些发现为朊病毒的转化提供了新的视点，并可以部分解释为什么朊病毒传染能够通过神经系统迅速传播.

推荐原文：

Nature Communications    DOI：10.1038/ncomms1282

Rapid cell-surface prion protein conversion revealed using a novel cell system

R. Goold; S. Rabbanian; L. Sutton; R. Andre; P. Arora; J. Moonga; A.R. Clarke; G. Schiavo; P. Jat; J. Collinge; S.J. Tabrizi

Prion diseases are fatal neurodegenerative disorders with unique transmissible properties. The infectious and pathological agent is thought to be a misfolded conformer of the prion protein. Little is known about the initial events in prion infection because the infecting prion source has been immunologically indistinguishable from normal cellular prion protein (PrPC). Here we develop a unique cell system in which epitope-tagged PrPC is expressed in a PrP knockdown (KD) neuroblastoma cell line. The tagged PrPC, when expressed in our PrP-KD cells, supports prion replication with the production of bona fide epitope-tagged infectious misfolded PrP (PrPSc). Using this epitope-tagged PrPSc, we study the earliest events in cellular prion infection and PrP misfolding. We show that prion infection of cells is extremely rapid occurring within 1 min of prion exposure, and we demonstrate that the plasma membrane is the primary site of prion conversion.